С Е lb_
Москва - - іщт

Проф. А. Ф. ЛЕБЕДЕВ
ПОЧВЕННЫЕ И
ГРУНТОВЫЕ ВОДЫ
ОДОБРЕНО
КОМИТЕТОМ УРОЖАЙНОСТИ
ПРИ НАРКОМЗЕМЕ
РСФСР
государственное: сельскохозяйственное издательство
«СЕЛЬХОЗГИЗ»
МОСКВА 1930 ЛЕНИНГРАД

СОДЕРЖАНИЕ.
Стр.
Предисловие ¦$
Глава I. Теория Фольгера 7
, И. Конденсация водяных паров атмосферы в поверхностных
слоях почвы , 20
, Ш. Передвижение воды в почвах и грунтах.
A. Передвижение воды в парообразной форме .... 52
Б. Передвижение воды под влиянием молекулярных сил 64
B. Передвижение воды под влиянием силы тяжести . 11?
ш IV. Передвижение почвенных вод в природе 167
V. Происхождение грунтовых вод 233
¦^¦ЛИОТЕКА
. !.¦ ¦:¦..-••) ц.?И*1»в
- ;( ¦| | -ьдяг-ц^^ч^м!-¦¦¦¦¦
Главлит № А 50359 Тираж 6070 — 17»/» я-
Государств, типография вмени Ear. Соколовой. Ленинград, провпвяг Красных омалдаров,

ПРЕДИСЛОВИЕ К 1-му ИЗДАНИЮ.
Я посвящаю настоящий труд вопросу, история которого
теряется в давно минувших веках. Начиная с Платона и
Аристотеля вплоть до наших дней, жизнь почвенных и грунтовых
вод изучалась многими исследователями. Вопрос обсуждался
с различных точек зрения и решался сообразно времени не-
редко в совершенно различном духе. Особенно интересно то
обстоятельство, что учения о жизни почвенных и грунтовых
вод почти не эволюционировали. Обычно случалось так, что
тот или иной ис следователь высказывал свой взгляд на
предмет в виде одного или нескольких положений, принятие
которых позволяло объяснить известные стороны вопроса, и
дальше эти положения не развивались в учение как систему.
Причина этого кроется, повидимому, в том, что в огромном
большинстве случаев исследования велись чисто дедуктивно,
и эксперименту отводилась весьма подчиненная роль. Такое
положение дела приводило ко многим возможным решениям
вопроса и в то же время не давало ни одного, отвечавшего
конкретным условиям и способного поэтому к органическому
развитию.
Как ни интересны картины круговорота воды у
греческих и римских мыслителей и у исследователей эпохи
возрождения, тем не менее они почти совершенно чужды духу
современного естествознания. Как атомистическая гипотеза,
древних, основанная на чисто умозрительных заключениях,
не создала почвы для научного развития химии, так и
правильные в известной мере взгляды Аристотеля я Марка Ви-
труеия Поллия не создали прочного естественно-исторического
фундамента для развития гидрологии. Успехи химии и
других подобных дисциплин обязаны удачному приложению
экспериментального метода к решению соответствующих
вопросов. Мы в праве ожидать того же и в гидрологии, где
эксперимент до самого последнего времени как-то не прививался.
Быть может, причина только что указанного обстоятельства
кроется в том, что современная гидрология исторически свя-
3*
3

зана с геологией, где эксперимент совершенно отсутствует и
где наблюдению принадлежит главнейшая руководящая
исследователем: роль. Однако, как ни ценна связь гидрологии
с геологией в прошлом, мы полагаем, однако, что эта связь
была чисто случайной и обусловливалась более ранним
развитием современной геологии. Попутно с геологическими
исследованиями производились наблюдения и над водами, и
таким образом создавался в значительной мере тот
фактический материал, которым располагает в настоящее время
гидрология. Против такого положения вещей, конечно, нельзя
сделать никакого возражения. Но когда делаются попытки от
геологических предпосылок подойти, например, к решению
вопроса о происхождении грунтовых вод и т. п., то следовало
бы иметь в: 'Виду, что в подобных случаях мы вступаем
в область физики и ее методов и: что геологические
наблюдения в таких вопросах должны быть приняты лишь к сведению
как исходный материал для соответствующей организации
эксперимента, а не как основание для тех или иных
гидрологических концепций.
В настоящее время, когда в связи с эволюцией
сельскохозяйственных условий «гидрологические ценности»
приобретают весьма крупное общественное значение, мы считаем
необходимым особенно подчеркнуть важность
экспериментальных работ и систематически организованных наблюдений
в этой области. Но для этого нужны духовные и материальные
силы и средства. До последнего времени у нас не обращалось
достаточного внимания ни на то, ни на другое. Теперь, когда
перед страной стоит огромная задача поднятия и развития
сельскохозяйственной промышленности — этого основного
нашего промысла, — нам казалось бы, что было бы безусловно
своевременным и целесообразным поставить развитие
гидрологии в нормальные условия. Для этого необходимо: 1)
учредить на естественных отделениях физико-математических
факультетов наших университетов п в высших
сельскохозяйственных школах (институты и сельскохозяйственные
отделения политехникумов) кафедры гидрологии и 2) создать
несколько научных гидрологических институтов (станций)
в различных районах страны, для изучения гидрологических
условий соответствующих областей.
Необходимость создания вышеуказанных условий для
развития наших гидрологических знаний, помимо чисто
объективных оснований, тем более чувствуется автором, что настоящая
работа могла быть выполнена только благодаря чрезвычайно
отзывчивому отношению целого ряда общественных
организаций, оказавших данному исследованию материальную
поддержку, за что автор считает долгом выразить свою иокрен-
4-

нейшую признательность Обществу Сельского Хозяйства
Южной Россия, Южно-русскому Мелиорационному Бюро,
Правлению Новороссийского Университета. Одесскому Городскому
Общественному Управлению, Отделу Земельных Улучшений
Министерства Землеустройства и Земледелия л
Новороссийскому Обществу Естествоиспытателей.
Одесса. Ноябрь 1916 года.
К печатанию настоящей работы в «Трудах по с.-х.
метеорологии» было приступлено в начале 1917 г. Было уже
напечатано два листа, когда разразившаяся революция остановила
печатание. Два года я не мог найти средств на печатание.
Появление работы в настоящее время обязано Совету
Донского Сельскохозяйственного Института,
предоставившему необходимые для этого средства. Поэтому почитаю
приятным долгом выразить институту мою искреннюю
признательность.
Автор.
Ноябрь 1918 г.— июль 1919 г.
Ростов ни-Дону.
Университет. Агрономическая Лаборатория.
5

ПРЕДИСЛОВИЕ ко 2-му ИЗДАНИЮ.
Настоящая книга представляег дополненное первое
издание моей работы «Передвижение воды в почвах и* грунтах»
Я изменил название сочинения, чтобы лучше оттенить его
содержание.
Работа «Передвижение воды в почвах и грунтах» была
встречена доброжелательно как научной критикой, так и
всесоюзными отъездами гидрологов (1924 и 1928 г.г.) и почвоведов
(1926 г.), выразившими пожелания о переиздании этой книги.
Неожиданно для автора работа заинтересовала широкий круг
опециалистов-гидрологов. геологов, почвоведов, агрономов,
инженеров-гидротехников и мелиораторов. Широкое внимание
к вопросам, затронутым в работе, создает благоприятные
условия для дальнейшего всестороннего изучения поставленных
в ней проблем. Поэтому автор особенно признателен Комитету
Урожайности при Наркомземе РСФСР, по плану второго идег
переиздание этой книги.
Автор.
Май 1929 г.
6

ГЛАВА I.
ТЕОРИЯ ФОЛЬГЕРА.
К началу XIX века современный взгляд на
происхождение грунтовых вод и источников уже вполне сформировался и
был принят значилельным большинством ученых. В основе
эгого взгляда лежало представление римлянина Марка Витру-
вия Поллия, развитое им в сочинении «De architectural что
грунтовые воды и воды источников происходят из дождевых и
снеговых вод путем просачивания этих осадков до
водонепроницаемых пластов земли, где, задерживаясь, они образуют
грушовые воды, или, вытекая на поверхность земли, дают йа-
чало ключам и источникам. Этот взгляд в свое время не
получил ни признания, ни развития, и только через полторы
тысячи лет. уже в эпоху возрождения он вновь был высказан
целым рядом псследователей, как Бернард Палисси (1650 г.) Ч
Фоссилиус (1656 г.) 2), Вертолин (1701 г.) 3) и др.
Благодаря трудам французского физика Мариотта (1717 і )
и Де-ла Метри (1797 г.), взгляды Марка Витрувия Поллия
приобретают лочхи всеобщее признание, собенно среди
метеорологов и физиков, и инфильтрационіная теория занимает
прочное положение.
Однако, против теории инфильтрации были сделаны
серьезные возражения, особенно Перролътом и Де-ла Тиром,
причем последний автор пришел к выводу, что «вся вода
источников происходит не из атмосферных осадков, но из воздуха,
насыщенного влагой, постоянно поднимающегося изнутри
земли».
По причинам, указанным в предисловии, я не буду
останавливаться на разборе работ как вышеупомянутых авторов,
*) Сочинение «Discurs admirable de ia nature des eaux et fontaines
tant naturelles qu artificielles» было напечатано в Париже.
2) Сочинение <'De Nili et aliorum flurainum oliguria» было напечатано
в Гааге.
3) Сочинение «De fontium et flurainum originis ex pluviis» быяо
напечатано в Копенгагене.
7

так и целого ряда других исследований, а перейду
непосредственно к рассмотрению теории Отто Фолъгера, сыгравшей
в истории развития учения о происхождении грунтовых вод
весьма крупную роль.
В 1877-году в докладе, *) представленном XVIII общему
собранию союза немецких инженеров, Фолъгер выставил два.
положения, согласно которым 1) грунтовые воды не происходят
из дождевых вод и 2) грунтовые воды образуются благодаря
сгущению водяных паров воздуха атмосферы в земле на
некоторой глубине от поверхности почвы.
Доклад Фолъгера распадался на две части. В первой части,
критической, была собрана вся аргументация против теории
инфильтрации, а во второй части были изложены основания
нового учения.
Что касается критинееких соображений Фолъгера,
выставленных им против теории инфильтрации, то здесь мы не
встречаемся ни с оригинальностью, ни с силою аргументации,
Фолъгер лишь подтверждает, на основании собственных
наблюдений, наблюдения и соображения своих предшественников.
указывая, что осадков выпадает вообще настолько мало, что
они не могут проникнуть в почву на сколько-нибудь
значительную глубину и, таким образом, не могут дать начала
грунтовым водам. Фолъгер указывает далее, что земля обладает
свойством не пропускать воду, если последняя находится над
ней даже в больших количествах, о чем свидетельствуют наши
реки, моря и озера, равно как и рудники, простирающиеся
в иных случаях «далеко под поверхностью моря» и в которых
«напор воды не более, чем в рудниках, заложенных на
вершинах гор».
Затем Фолъгер останавливается на вычислениях, которые,
начиная с знаменитого академика Перолъта, производили
Мариотт и Дальтон и которые показали, что количество пьпта-
дающих дождей на данной территория больше, чем количество
вод, уносимых реками с той же площади.
Этим путем, путем вычислений, говорит Фолъгер, хотели
доказать, что ключи и реки питаются дождевыми водами, но
здесь было совершенно забыто испарение, которое (особенно на
площадях, занятых растениями), по наблюдениям Шюблера,
подтвержденным и более поздними исследованиями, гораздо
больше, чем общая сумма осадков.
Таковы те основания, которые не только не позволили
Фолъгеру признать господствующую теорию происхождения
*) «Die wissenschaftliche Losun^ des Wassers — insbesondere der Quel-
lenfrage mit Rucksichkt auf die Versorgimg der Stadte>. Zeitsehrift de?
Vereins deutscher Ingenieure. 1877. Bd. XXL H. 11. S. 481- 502.
8

грунтовых вод, но, напротив, привели его к полному
отрицанию этой теории и к созданию новой.
Но если почва путем испарения теряет воды больше, чем
лолучает ее в виде осадков, то, говорит Фолъгер, необходимо'
допустить, что «земля должна из другого источника
получать ту разницу, на которую она отдает больше, нежели по-
луачет». Фолъгер указывает, «что таким источником является
водяной пар, содержащийся в воздухе». Воздух проникает,
но мнению Фольгера, в землю, где на соответствующих
глубинах при пониженной температуре происходит
конденсация водяных паров, а, следовательно, и образование
грунтовых вод.
Справедливость своего взгляда Фолъгер подтверждает
наблюдениями, согласно которым, повышение уровня грунтовых
вод происходит нередко после дождя; он указывает, что эти два
явления действительно стоят в причинной связи, но что эту"
связь надо видеть не в том, что грунтовые воды образуются
насчет дождей (старое учение), а в том более обильном
содержании водяных паров в воздухе, которое обычно наблюдается
в дождливую погоду или даже предшествует ей, и которое
обусловливает как образование дождевых облаков, с одной
стороны, так и более энергичное образование грунтовой воды—
с другой. Большим содержанием водяных паров в воздухе
Фолъгер объясняет также и тот факт; что летом грунтовые воды
часто стоят выше, чем зимою.
Учение Фольгера произвело сильное впечатление в
кругах специалистов. Мор, Зонтаг и Ярц с энтузиазмом признали
это учение, тогда кат: Тонн и Вольни отрицательной критикой
и опытами (Вольна) пытались показать полную несостоятель--
ность новой теории.
История этой идейной борьбы крайне- интересна, так как
она раскрывает нам как основные промахи разбираемого
учения, так и тот путь, идя которым только и возможно разрешить
интересующую нас проблему.
По методу исследования работа Фольгера ничем не
отличалась от работ его предшественников, изучавших этот же
вопрос. В своих теоретических построениях Фолъгер также
исходит из некоторых простейших физических явлений и
далее делает ничем необоснованную попытку приложить законы
этих явлений к весьма сложным условиям. Все здание нового
учения было построено на «логических возможностях» и нигде
не было сделано проверки, чтобы исключить из «возможного»
все недействительное и таким образом получить реальную
картину изучаемого явления. Фолъгер, как и его
предшественники, не пользовался экспериментом и в этом была самая
слабая сторона его работы. Наблюдение в руках современного1
9

- естествоиспытателя нередко дает импульс и величайшую опору
в создании теоретических концепций, но тем не менее всюду,
где есть хотя бы малейшая возможность экспериментальной
проверки тех или иных теоретических построений как
известных логических возможностей, такую проверку необходимо
производить, чтобы избежать создания фиктивных картин тех
или иных явлений.
Чтобы иллюстрировать только что сказанное, рассмотрим
хотя бы случай, приводимый Фольгером. Повышение уровня
;Воды в ;колодцах после дождей инфильтрационная теория
объясняет просачиванием дождевых вод, тогда как Фолъгер видит
причину этого явления в увеличении (количества водяных
паров в атмосфере. При известных допущениях и при отсутствии
• более или менее полного анализа сопутствующих явлений, и
одно и другое объяснение могут быть признаны
правдоподобными и приняты за косвенное доказательство справедливости
той или другой точки зрения. Так в действительности и было:
. почти 40 лет причину одного и того же явления разные школы
видели в совершенно различных вещах и, что особенно
характерно для гидрологии, такое положение дела считалось как
-бы нормальным, так как до самых последних лет даже и не
делалось попыток найти выход из создавшегося положения.
Но как только такая попытка была сделана (Отоцкий) х), то
-оказалось, что ни одно ни другое объяснение в общем случае
не верны, и что вообще повышение и понижение уровня воды
в колодцах находится в зависимости, невидимому,
преимущественно ог давления почвенного воздуха, а не от энергии
питания водоносного горизонта.
Несмотря на только что указанный основной недостаток
работрд Фолъгера, она все же сыграла в истории вопроса о
происхождении грунтовых вод весьма крупную роль. Начиная
-с Фолъгера и до наших дней, инфильтрационная теория
встречает целый ряд исследователей, не согласных с ее
положениями и создающих более или менее новые картины взамен
.старого учения. После Фольгера сильнее начали
интересоваться вопросом, и это в значительной мере было обязано той
непримиримой постановке вопроса, с которой мы встречаемся
у этого исследователя. «Нет ни одной научной теории, менее
обоснованной и ложной, чем теория о происхождении
ключевых вод из вод дождевв_х», утверждал Фолъгер. Решительно
¦порывая с старым, Фолъгер бросил резкий вызов
господствовавшей инфильтрационной теории, и тем самым вызвал из-
*) А) «Современные проблемы научной гидрологии». Гидрологический
Вестник. 1915 г. № 1. Стр. 8—13. Б) «Режим грунтовых вод».
Почвоведение. 1915 г. № 3. Стр. 25.
10

гвестную переоценку уже прочно укоретгвпигхся
представлений.
Первыми, примкнувшими к взглядам Фолъгера, были
профессор Мор1), затем: профессор Зонтаг и Ярц. Вся тяжесть
защиты фольгеровского учения пала на двух последних
авторов, которым пришлось бороться g таким видным
противником, как известный метеоролог Гамм.
Небольшое число последователей фольгеровского учения
несомненно объясняется той отрицательной критикой Ганна,
которая появилась вскоре вслед за опубликованием доклада
Фолъгера, когда новые идеи недостаточно еще оформились и
окрепли, когда отдельные части учения еще не были приведены
в систему.
Зонтаг и Ярц в своей первой статье (Gaea Bd. XVI S. 320)
с особой силой подчеркивают отрицательные стороны
принятого учения о происхождении грунтовых вод и сразу
становятся на точку зрения Фолъгера. «На что.—спрашивают они,—
опирается старая теория?» И на это отвечают: «на явление,
у которого известны только начальный и конечный члены
ряда, и на математическую выкладку, решающий фактор
которой остается неучтенным. Начальный член ряда — это факт,
что дождь падает на землю, конечный — это то, что в почве
имеется вода. Эти два результата наблюдений привели
в приданную связь, не зная или не принимая во внимание
промежуточных членов ряда, и пробел в последовательности
ряда старались заполнить тем, что всю теорию облекли в
математические формы».
Зонтаг и Ярц, так же как и Фолъгер, указывают, что
образование грунтовых вод путем просачивания дождевых,
снеговых и т. п. вод. равно как и путем инфильтрации речных вод,
невозможно, благодаря сильной водоудерживающей способно-
'Сти почв (влагоемкость), с одной стороны, и заиливанию
(берега и дно рек. озер)—с другой. Но в то время, как Фолъгер
основывал свои соображения исключительно на наблюдениях,
Зонтаг и Ярц подходят к этому вопросу путем опыта. Они
изучают водозадерживающую способность различных почв,
-быстроту передвижения воды в них и явления заиливания.
Эти опыты авторы ставят в широких трубках с различными
количествами почвы и воды, равно как и при различных
давлениях просачивающейся воды и т. п. и получают
следующие результаты: просачивание воды идет в различных
почвах на небольшую глубину, а водоудерживающая
способность почв очень велика, как это видно из следующих
данных: \ . ,
М Mohr. Gaea. Bd. XIV. 1878.
11

№№ ту ¦ Глубина Количество воды:
опытов почва просачивания в ел* в мм
I Садовая земля 38 1870
U Песок 38 103
III Кварцевый песок 65 95
В последнем столбце показано то количество воды
(осадков) в мм, которое необходимо, чтобы вода просачивалась на-,
соответствующую глубину (3-й столбец).
Опыты с быстротой горизонтального передвижения воды
показали, что это передвижение может совершаться лишь
с чрезвычайной медленностью и что, следовательно,
инфильтрацией речных и озерных вод невозможно объяснить
образование и питание грунтовых вод. Авторы на основании своих
опытов дают, например, такие расчеты: должно пройти 190 лет,,
чтобы частица воды передвинулась горизонтально в рыхлом
песке на 2.000 метров, и эта, частица проходит 2.000-й метр-
в 69,4 дня; для глины эти отношения еще менее благоприятны—
здесь для прохождения только 100 метров необходимо 63.4 года.
а в последнем, сотом, метре частица воды будет передвигаться:
в течение 695 дней.
Для выяснения явления заиливания Зонтаг и Ярц
поставили опыт таким образом: была взята наполненная песком
трубка и пропитана водой настолько, что последняя начала,
вытекать с нижнего конца; тотда вода сверху была слита и
заменена водой, в которой находилась муть взвешенной глины;-
через 5 часов после этого начался отсчет просачивающейся
(под постоянным давлением) воды и оказалось, что
в первые 100 минут просочилось 142 см
„ следующие 6 часов „ 1*^8 >,
6 „ . ¦ - 101 „
9 „ „ S3 „
Как видно из опыта, заиливание шло очень энергично.
Опыты по изучению просачивания воды в глине показали"
авторам, что «слой сырой глины незначительной (15 см)
мощности непроницаем для воды даже при сильном давлении».
На основании подобного рода опытов (всего XII) Зонтаг
и Ярц пришли к выводу, что «ни грунтовые, ни почвенные-
воды не могут происходить ни от так называемых
просачивающихся или дренажных вод, ни от инфильтрации».
Попытка Зонтага и Ярца экспериментально доказать
возможность конденсации парообразной воды атмосферы в почве-
совершенно несостоятельна и поэтому я не буду на ней
останавливаться *). Не буду я также останавливаться и на кри-
г) А. Ф. Лебедев. «Роль парообразной воды в режиме почвенных ю
грунтовых вод»._ Труды по с.-х. мет. Вып. XII. Стр. 49 — 50.
12

мичееком разборе опытов Зонтага и Ярца, имевших целью
иллюстрировать весьма сильную водоудерживающую
способность почв, так как несостоятельность такого рода опытов
•сделается сама собой очевидной после ознакомления с
явлениями передвижения воды в почвах и грунтах, изученными
нами.
Против теории Фольгера Ганнх) сделал следующие
возражения 2):
1) Выделяющаяся при конденсации скрытая теплота
парообразования должна настолько нагреть соответствующий слой
.земли, что дальнейшая конденсация сделается невозможной.
2) В атмосфере нет такого количества водяных паров,
которое могло бы обеспечить питание грунтовых 'Вод в
количестве около 200 мм в год, согласно норме, обычно принимаемой
.последователями инфильтрационной теории.
3) В тропических странах но теории Фольгера невозможно
было бы образование грунтовых вод, потому что там
отсутствует слой земли с достаточно низкой температурой.
4) При образовании грунтовых вод по теории Фольгера
в земле должен был бы происходите весьма интенсивный обмен
воздуха (около 2.000 куб, м 'В сутки через площадь 1 кв. м
поверхности земли), что невозможно, так как в летний
период земля холоднее воздуха. Диффузия воздуха в почву
¦и обратно и изменение давления атмосферы весьма
незначительны и не могут, по мнению Ганна, являться причиной столь
сильного газообмена между воздухом атмосферы и грунта, как
это допускают Зонтаг и Ярц5).
Таковы были соображения Ганна, которые привели его
к полному отрицанию взглядов Фольгера. Надо отметить, что
¦Зонтаг и Ярц не рассеяли сомнений, выдвинутых Ганном, и,
повидимому, этим и объясняется, что учение Фольгера почти
не имело последователей; Были иногда попытки извлечь из
научного архива эту теорию4), но эти попытки не
сопровождались экспериментальной и теоретической разработкой вопроса,
и поэтому вопрос не двигался вперед, учение Фольгера не
развивалось. Вслед за Ганном против фольгеровското учения
высказался Лицпар 5) на основании" наблюдений над
колебанием уровня грунтовых вод, так как по имевшимся в
распоряжении Лнцнара данным во многих случаях уровень грун-
*) Gaea. 1881.
а) См. подробнее в моей работе «Роль иарообр. воды». Стр. 50 — 5-і.
3) Gaea. 1881.
4) A. Meydenbauer. «Zur. Grundwasser und Quellentheorie». Gaea. 1883.
Bd. 19, S. 60S — 610.
5) J. Liznar. «Ueber die periodische Aenderung des Grundwasserstandes»
Gaea. 1881. Bd. 17. S. 330 — 336.
IS

товых вод достигал максимальной высоты весной, а не летом,.-
как это требовалось по теории Фолъгера.
Я не буду останавливаться на изложении подобного рода
работ в виду того, что наблюдения над изменением уровня-
грунтовых вод могут дать вообще лишь косвенные указания
для решения вопроса о происхождении грунтовых вод особенно
в тех областях, где эти воды лежат на значительной глубине..
Интересно отметить одну особенность спора между
защитниками фольгеровской теории и ее противниками. Фольгер*
и его последователи свое учение основывали на невозможности
просачивания атмосферных осадков на значительную глубину
(в силу большой влагоемкости почв и недостаточного
количества осадков, значительная часть которых возвращается-:
к тому же обратно в атмосферу и моря путем испарения,,
скатывания и выдувания) и указывали как новый источник
обогащения почв и грунтов водою, так и механизм этого
процесса. Защитники же старого учения тщательно обходили
вопросы, выдвинутые отрицательной критикой фольгерянцев-
(и более ранних исследователей и наблюдателей) против
господствующей теории, и нападали исключительно на самые
слабые места новой теории — на невозможность столь
быстрого обмена между воздухом атмосферы и земли, как это-
должно было бы быть согласно теории Фолъгера.
Критика Ганна, построенная на только что указанных
основаниях, была настолько сильна, что на много лет
похоронила не только наиболее слабую часть теории Фолъгера, но и
всю теорию в целом. Вместе с тем и наиболее ценная и
здоровая часть теории — указание на парообразную-
воду атмосферы, как на непосредственный^
(источник обогащения почв водою — не
получила надлежащей разработки и освещения.
Мы уже видели выше, что Фольгер, обсуждая вычисления:
Мариотта, указывал, что при этих вычислениях была сделана:
грубая ошибка, так как не было принято во внимание
испарение растений. Ссылаясь на исследования Шюблера и др.,
Фольгер указывал, что количество воды, испаряемой
растениями с известной площади, больше, чем количество осадков,-
выпадающих на ту же площадь. Этот взгляд разделялся
многими исследователями включительно до 80-х годов прошлого"
столетия, когда проверкой его занялся профессор Вольпи.
В критической части работы Вольни *) указывает, что'
вышеприведенный взгляд был основан на исследованиях,
страдавших очень крупными методологическими дефектами. Иопа-
х) «Untersuchungeu uber die Wasserverbrauchsmengen der landwirtschaf-
tliehenKulturpflanzeninRucksicht auf die agrarmeteorologischen Varhaltnisse»*
Forschungen. Bd. 4. S. 85.
14

рение изучалось всегда в ненормальных условиях, а именно—-
или на листьях, срезанных и помещенных черешками в воду,
или ж.е просто на отрезанных и увядающих листьях. В том и
другом случае испарение' должно быть больше, чем в
нормальных условиях.
По мнению Волъни даже a priori следует считать * по добный=
взгляд ошибочным, так как, вообще нет никакою иноку
источника, из которого могла бы удовлетворяться потребность
растений в воде, кроме воды, содержащейся в почве, «которая
происходит непосредственно из атмосферных осадков». Автор*
полагает при этом, что с возможностью обогащения почв
водою на счет парообразной воды атмосферы едва ли следует
считаться, так как «сравнительно большие количества
поглощенной воды обнаруживаются только тогда, когда почва бывает
совершенно высушена». Когда же сухая почва уже поглотила
воду, то она воспринимает последнюю едва-едва и, если почва
влажна, то она уже и совсем не воспринимает ее.
С точки зрения истории вопроса приведенное мнение-
Волъни очень интересно. Мы ясно видим, что под
«конденсацией» Волъни понимал поглощение почвами паров воды-
в силу так называемой «гигроскопичности» почв, так как,
действительно, это поглощение прекращается с того момента,
когда сухая почва поглотит такое количество воды, которое*
соответствует «гигроскопической воде» данной почвы при
данной температуре и упругости водянрго пара.
Я умышленно подчеркнул мнение Волъни, чтобы показать,
какими извилистыми путями шло решение интересующего нас
вопроса, и какое различное содержание вливалось в вопрос*
о так называемой «конденсации».
Как же, однако, Волъни подошел к решению
поставленной проблемы?
Желая избежать ошибок своих предшественников, Волъни
производил свои опыты в обстановке, приближающей развитие*
растений возможно полнее к естественным "условиям.
Растения выращивались у него в лизиметрах двух размеров —
одни были 30 см глубиной и 400 «е. см в площади поперечного-
сечения, другие же были 50 см глубиной и 1000 кв. см
в поперечном сечении. Вес почвы в малых лизиметрах
достигал 14.000 г, в больших же он доходил до 58.590 г. Лизиметры'-"
наполнялись почвой опытного поля (humoser Kalksandboden)
ранней весной, незадолго до посева и устанавливались на
специальном столе, где имелись приспособления для защиты1
лизиметров' от сильного нагревания. Дно лизиметров было
решетчатое и имело особые приспособления для собирания
просачивающейся воды. В некоторых опытах, чтобы приблизить
развитие растений возможно ближе к естественным условиям,.
/
15

лизиметры помещались среди обыкновенных, посевов, так- что
условия проветривания и освещения почти не отличались от
нормальных. Организовав таким образом наблюдения, Вольни
производил точный учет воды. Для этого определялась
влажность почвы лизиметров после опыта, количество осадков,
выпавших за время развития растений на площадь лизиметра.
и количество просочившейся через лизиметры воды.
Из этих данных Вольни вычислял, сколько исчезло воды
из лизиметров во время опыта и эту воду считал за
испарение.
Для большей ясности приведу одну из таблиц Вольни:
Вода в почве лизиметра до опыта . -
Осадки с 19 апреля по 26 июля . . .
.19 п „ 4 августа . .
„19 „ „9 октября . .
Сумма (I) . . .
Вода в почве лизиметра после опыта (II)
За вычетои II из I осталось . . . .
Просочилось чрез почву лизиметр . .
Испарилось
Испарение больше осадков на
Дикая репа
Убрана
26 июля
Киб. см
Горох j Овес
Убран ; Убран
4 августа ! 9 октября
Куб. см ! Куб. см
12.989
43.287
12.989
47.647
12.989
63.042
56.276
11.514
44.762
923
43.839
60.636
5.873
54.763
328
76.031
6-095
69.936
2.047
54.435 j 67.889
1,26°/(
Г2.47°/е
7,28°/0
На основании подобных опытов с озимой и яровой рожью,
овсом, бобами, красным клевером, викой, люпином и др.
Вольни пришел к следующим заключениям:
1) В большинстве случаев количество дождя,
выпадающего в течение вегетационного периода, бывает достаточно для
пополнения потерь, обусловливаемых испарением поверхностей,
занятых сельскохозяйственными растениями; 2) в тех случаях,
.когда испаряющиеся количества волы превышают количества
выпавшего дождя, получающийся дефицит покрывается с
избытком влажностью, скопившейся в почве до начала вегетации,
и 3) что количество испаряющейся воды близко стоит к
количеству выпадающих осадков.
16

Таковы были выводы Вольпи. Из этой работы мы видим,
однако, что и в опытах Вольпи бывали случаи, когда осадков
не хватало, чтобы покрыть испарение (см., напр.,
вышеприведенную таблицу), и что вообще расход воды на испарение
очень близок к количеству выпадающих за время вегетации
осадков (3-й вывод Вольпи).
Это последнее обстоятельство требует очень осторожного
отношения к выводам Вольпи, так как различные
методологические недочеты в постановке опытов легко могли оказать
влияние на исход этих йбследних в том или ином направлении.
В опытах же Вольпи необходимо отметить следующие
обстоятельства, которые могли способствовать уменьшению
испарения или были упущены из виду при учете прихода
воды:
1. В большем числе случаев, где растения развивались
в малых лизиметрах (30 X 20 X 20), корневая система
могла использовать сравнительно лишь небольшую часть того
объема почвы, а следовательно и водного запаса, какой она
использует в естественных условиях; на важность этого
обстоятельства указывает и.сам Вольпи при критике работ Ге-
неля, который на основании своих опытов утверждал, ^что
растения (деревья) испаряют в 3—4, а то и в 15 раз меньше,
чем выпадает осадков. Столь низкие величины испарения,
говорит Вольпи, объясняются тем, что-растения имели в своем
распоряжении «слишком малое количество' почвы». «В
естественных условиях объем почвы, пронизанный корнями
данного деревца, без сомнения значительно больше, и так как
при этом количество потребляемой воды возрастает, то
величина испарения (в опытах Гепеля) должна была оказаться
ниже, чем в действительности». (У Вольпи в сосуде
развивалось 16 растений.)
2. Вода, просачивавшаяся через лизиметры, не могла быть
использована растениями.
3. Растения развивались в лизиметрах, невидимому,
ненормально, так как, например, учет опытов с просом и
конскими бобами не производился совершенно, а у желтого
люпина, у которого в силу плохого развития «общая масса
урожая была незначительна», мы находим наибольшее
превышение осадков над испарением (на 33—38%), что ясно указывает
на угнетение процесса испарения. У других растений
испарение было меньше осадков не на такую значительную величину,
но для них не приведены данные о величине урожаев в сосудах.
4. Густота посева в сосудах не могла соответствовать
густоте в естественных условиях (см. также п. 1); а между тем
из опытов самого же Вольпи с густотой посева видно, что
чем гуще посев, тем больше испарение с единицы площади,
Лочп. и грунтовые воды ^ 7

и что это увеличение не пропорционально густоте; в опыте
с овсом, например, было получено:
при количестве растений на лизиметр: 3 6 12 24
испарение меньше осадков на 12,46%, 9,75%, 3,15%, 2,14%
5. Количество воды, попавшей в лизиметр в виде осадков,
должно было быть больше, нежели то количество воды,
которое при той же силе осадков могло попасть в почву, telk как
в лизиметрах исключено было непосредственное скатывание
дождевых вод — величина, обычно принимаемая при
расчетах равной % количества осадков СШм более летних, когда
нередко дожди носят характер ливней или приближаются
к ним).
6. В лизиметрах, в виду непроницаемости для газов их
дна, не могло происходить передвижение воды в парообразном
состоянии в нижние горизонты почвы, как это бывает в
естественных условиях (см. ниже). Поэтому в распоряжении
растений оставалось большее количество воды, чем в
естественных условиях.
7. Стремясь в своих опытах приблизиться возможно
полнее к естественным условиям, Волъни настолько приблизился
к ним, что -не была исключена и возможность
«конденсации», а, следовательно, и пополнения водных
запасов почв (особенно песчаных) на счет этого процесса.
И так как испарение определялось но разности, а не
непосредственно, то к величинам, полученным Вольны, необходимо
. было бы прибавить и количество конденсационной воды, чтобы
получить истинную величину испарения. Только такую
величину и надлежало бы уже сравнить с количеством осадков..
Волъни же этого не едсг&л и таким образом совершенно
исключил возможность на основании своих опытов ответить на
вопрос — «хватает ли выпадающего в течение вегетационного-
времени количества осадков на покрытие испаряющегося за
это же время количества воды или нет?».
Из вышеизложенного мы видим, что в опытах Волъни
имелись условия, которые, с одной стороны, могли
содействовать уменьшению испарения, а с другой — не было исключено
обогащение почв водою помимо осадков (конденсация).
Поэтому выводы Волъни нельзя считать доказанными. Волъни
своими опытами доказал лишь одно, что в (приблизительно)
естественных условиях орошения растения могут нормально
развиваться. Но это едаа ли требовало доказательств. Волъни
не разделил факторов естественного орошения, хотя в этом
тблько и заключался смысл его опытов, а вместе с тем и не
решил вопроса — из каких элементов слагается
естественное орошение и как велика роль-
каждого из них.
18

В агрономической среде только что рассмотренная работа
Вольии сыграла в^истории вопроса о «конденсации» такую же
роль, как критика Ганна в развитии фольгеровской теории
вообще: с этих пор в западно-европейской литературе почти
перестают интересоваться данным вопросом.
Однако вопрос не был забыт окончательно, так как вскоре
после работы Волъни им начинают интересоваться в России.
Появляется ряд работ, в которых на основании различных
наблюдений и опытов русские исследователи подходят к
интересующему нас вопросу. Интересно отметить, что все эти
работы были произведены на юге России1). Это обстоятельство
объясняется тем, что на юге изучение водной жизни почв
и грунтов часто наталкивается на такие явления, которые
или совсем нельзя было объяснить с точки зрения принятой
теории или же для объяснения которых приходилось делать
допущения, не имевшие под собой почти никакой реальной
почвы.
Русские исследователи нодходіуіи к интересующему нас
вопросу с различных сторон и с различными методами. Однако
и в России в общем повторилось то же, что было и у
западноевропейцев: вопрос не изучался систематически и
преемственно, а потому и у нас не создалось уч-ония, как системы,
способного, к органическому развитию. В большинстве
случаев наши исследователи принимали без каких-либо изменений
и дополнений взгляд Фолъгера, не считаясь с критикой Ганна
и опытами Вольна. В виду этого мы полагаем более удобным
изложить работы русских исследователей в связи со своими
собственными изысканиями, так как это облегчит нам
критическую оценку работ предшественников, с одной стороны,
а с другой — даст нам иногда и очень богатый материал для
иллюстрации наших мыслей, материал тем более ценный, что
он был получен независимо от нас и наших целей, в иных
районах и таким образом могущий служить основанием для
более широких обобщений. Я воздерживаюсь пока и от
критики теории Фолъгера и соображений Ганна, равно как и от
критического изучения оснований инфильтрационной теории,
считая более целесообразным рассмотреть все эти вопросы
также в связи с соответствующими собственными
исследованиями, что, избавив нас от повторений, внесет и большую
ясность в критическую оценку подлежащих рассмотрению
вопросов.
1) Кроне одной, произведенной проф. Барановым в Новой Александрии
Люблинской губ.
о*
16

ГЛАВА II.
КОНДЕНСАЦИЯ ВОДЯНЫХ ПАРОВ АТМОСФЕРЫ
В ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЯХ ПОЧВЫ.
Внимательное изучение теории Фолъгера и его школы
обнаруживает весьма интересное явление, что как фольгеръян-
цамк, так и последователями инфильтрационной теории, была
сделана одна и та же логическая ошибка, сущность которой
очень наглядно была формулирована Зонтагом и Ярцем в
критической оценке инфильтрационной теории.
Обсуждая основания этой теории, Зонтаг и Ярц
совершенно правильно указали, что в весьма сложном явлении,
охватываемом теорией инфильтрации, с несомненностью
установлены только два факта — выпадение осадков и 'Наличность
грунтовой воды в почве. «Эти два результата наблюдений
привели в причинную связь. — говорят Зонтаг и Ярц, — не
зная или не принимая во внимание промежуточных членов
ряда, пробел в последовательности ряда старались заполнить
тем, что всю теорию облекли в математические формы.»
Однако последователи Фолъгера, указывая на столь
существенные логические несообразности в инфильтрационной
теории, тем не менее в своих собственных рассуждениях
повторили в точности ту же самую логическую ошибку, какая была
сделана и их противниками. . В самом деле, если инфильтра-
ционная теория пыталась дать нам картину образования
грунтовых вод, исходя только из начального и конечного звеньев
весьма сложного ряда явлений, то разве теория Фолъгера и
его последователей изменила такое положение дела?
Нет. Все осталось с этой стороны по старому с тем только
различием, что первое звено инфильтрационной теории
(выпадение осадков) было заменено новым звеном —
парообразной водой атмосферы. И эти два результата наблюдений —
присутствие парообразной воды в атмосфере и наличность
грунтовых вод в земле — Фольгер и его последователи
привели в причинную связь, не принимая во внимание иромежу-
точиых членов ряда.
В процессе изучения жизни грунтовых вод теорию
Фолъгера с только что подчеркнутой точки зрения можно
рассматривать скорее как явление регрессивное, нежели
прогрессивное, так как здесь была сделана попытка, без достаточных
к тому оснований, заменить один из очевидных факторов
(выпадение осадков и их просачивание в почву) другим,
очевидность которого оспаривалась уже даже и специалистами
(Ганн).
Из последующего мы увидим, что теория Фолъгера о
происхождении грунтовых вод не охватывает всего явления в це-
20

лом и что она не приложима даже и к той части изучаемого
вопроса, где приходится сталкиваться с участием
парообразной воды в процессе образования грунтовых вод г). Тем не
менее в исторической перспективе мы должны признать за
учением Фольгера крупное и положительное значение, так как
Фольгер впервые указал на парообразную воду атмосферы как
на источник непосредственного обогащения почв и грунтов
водою в процессе, отличном от обогащения почвы
парообразной водой атмосферы в силу так называемой гигроскопической
способности почв.
Как выяснено уже выше, основной логической ошибкой
инфильтрационной и фольгеровской теорий было то-, что ни
в том, ни в другом случае не изучались промежуточные
явления весьма сложного процесса, каким является процесс
образования грунтовых вод. Безнадежность2) сорокалетнего спора
последователей этих двух теорий совершенно определенно
указывала, что изучение вопроса может быть сдвинуто с мертвой
точки не путем накопления каких-либо «соображений», а
единственно лишь путем экспериментального исследования.
Главнейшие направления такого исследования определяются
почти сами собой при ознакомлении с историей вопроса.
Таких направлений четыре: 1) изучение обмена воды
в парообразной форме между атмосферой и литосферой;
2) изучение передвижения воды в жидком состоянии в почво-
грунтах и в более глубоких частях земной коры; 3)
изучение передвижения солей и других соединений в связи
с обстоятельствами пункта 2-го и 4) организация
наблюдений в природе в связи с тремя только что изложенными
пунктами.
Настоящая работа имеет целью подойти к решению
некоторых вопросов пунктов первого и второго. Мною намечены
также, а отчасти уже и начаты исследования по пункту
четвертому, но здесь пришлось и приходится считаться почта
с непреодолимыми препятствиями, а именно с отсутствием
необходимых денежных средств — явлением столь обычным
в работах университетских исследователей, что оно
почитается как бы нормальным и обязательным условием
«научной работы» и почти не возбуждает попыток со стороны
общества и "государства изменить установившийся порядок
вещей.
г) А. Ф. Лебедев. «Роль парообразной воды в режиме почвенных и
грунтовых вод».
2) В таком состоянии вопроса можно убедиться хотя бы потому, что
обе эти теории противостоят одна другой даже в самые последние годы
в таком сочинении, как «Подземные воды и источники» проф. К. Кеильгака.
(Перевод 1914 г.)
21

Приступая к изучению обмена парообразной волы между
атмосферой и литосферой, мы прежде всего должны остановить
наше -внимание на методах исследования.
Рассмотрим поэтому в кратких чертах методы, которые
применялись при изучении вопроса о конденсации г) водяных
паров атмосферы в почве и грунтах.
1. Лизиметрический метод. Пользуясь этим
методом, работало большое число исследователей — Де-ла-Гир,
Гропп, Вольны, Головкинский, Бараков "к др. Сравнение
количеств просачивающихся в лизиметрах вод с величиной осадков
показывает, что в некоторые периоды (особенно весной)
просачивание превышает количество осадков за то же время; этот
избыток просачивающихся вод над осадками и принимался
одними исследователями за конденсационную воду; другими же
за последнюю принимался избыток просачивания в более
длинных лизиметрах, по сравнению с короткими лизиметрами
(Головкинский),
При ближайшем рассмотрении этих явлений, однако,
никак нельзя признать возможным на основании
вышеизложенных данных строить заключения того или иного порядка
о «конденсации», так как ход просачивания: 1) не может быть
параллелен ходу осадков и 2) должен находиться в
зависимости от влагоемікости почвы. Первое положение не требует
особых пояснений — достаточно лишь напомнить о различной
степени влажности почв, о неодинаковой силе испарения в
различные периоды года, чтобы стали ясны причины отсутствия
параллелизма между осадками и просачиванием. Несколько
сложнее учесть влияние влагоемкости почв. Влияние этого
фактора должно особенно сильно отражаться на вновь
устанавливаемых лизиметрах, где влагоемкоеть помимо других
причин должна изменяться и от уплотнения. Здесь необходимо
иметь в виду, что влагоемкоеть почв уменьшается при
повышении температуры, так что, например, весной почва должна
отдать часть той воды, которую она могла удерживать поздней
осенью, зимой или ранней весной, и как бы усилить таким
образом просачивание осадков иди даже сделать просачивание
большим, чем осадки. В виду этого, для точного сопоставления
осадков и просачивающихся лизиметрических вод необходим
полный учет воды, бывшей в лизиметре до опыта, оставшейся
в лизиметре в конце опыта и испарившейся в течение периода
1) Под «конденсацией» я понимаю переход парообразной воды
атмосферы в почву при условии максимальной упругости паров воды в почве
при данной температуре. Если упругость водяных паров з почве меньше
максимальной упругости водяного пара при данной температуре почвы, то
переход парообразной воды из атмосферы в почву может обусловливаться
так назыв. Гигроскопическими свойствами почвы.
22

наблюдений в атмосферу. Только располагая указанными
данными, мы будем иметь возможность точно решить вопрос,
являлись ли осадки единственным источником воды в
лизиметрах или же лизиметры пополняли свои водные запасы и
на счет конденсации водяных паров атмосферы.
Словом, если бы при лизиметрических исследованиях
было получено неравенство: (количество воды в лизиметре
после опыта + просачивавшаяся вода + нспарение) больше
(количества воды в лизиметре до опыта + осадки), то только
тогда было бы доказано существование конденсации водяных
паров в почве, да и то при условии учета поглощенных из
воздуха водяных паров, благодаря так называемой
гигроскопичности почвы и соответствующей поправке на эту величину.
Принимая же во внимание чрезвычайную" трудность точного
определения почти всех указанных элементов и невозможность
изучения посредством разбираемого метода динамики
процесса, я считал бы возможным отметить, что рассматриваемый
метод в изучении интересующего нас вопроса должен иметь
самое ограниченное положение.
2. Метод, основанный на изучении
изменений влажности различных горизонтов
:п о ч в ы в естественных условиях. Этим методом
пользовались П. Широких1) и Г. Н. Высоцкий2). Определяя,
изменение степени влажности того или иного горизонта почвы,
мы узнаем лишь о суммарном эффекте целого ряда
процессов, как, например, передвижение воды под влиянием
силы тяжести, передвижение іводы из одних слоев почвы
в другие в парообразной форме, передвижение воды под
влиянием молекулярных сил и т. д. Мы совершенно лишены
возможности количественно учесть значение каждого из толысо
что указанных факторов, а вместе с тем мы не можем,
следовательно, этим путем и решить вопрос об обогащении
почвенных и грунтовых вод на счет парообразной воды атмосферы.
В виду сказанного рассматриваемый м'етод, независимо от
крайней трудности получить достоверно-сравнимые данные
о степени влажности почв, мы должны признать непригодным
для изучения интересующей нас проблемы.
3. Исторический метод (археологический). Этим
методом пользовался Ф. И. Зибольд в своей работе «Роль
подземной росы в водоснабжении г. Феодосии»3).
х) «гК вопросу о поглощении почвою пафов воды из воздуха». Седьск
хозяйство и лесоводство. 1898 г. № 4, ст. 153 —162.
2) «Биологические, почвенные и фенологические наблюдения в Великом
Анадолье». Труды опытных лесничеств. Мариупольское лесничество. 1901 г.
¦Ст. 111, 115—116 и др.
3) Почвоведение. 1904 г. № 4, ст. 323 — 343.
23

Мною уже была показанах) невозможность признать
щебневые кучи, описанные Ф. #. Зиболъдом, за древние
конденсаторы. Этот метод не может иметь будущности в развитии
исследований по интересующему нас вопросу.
4. Метод автора, в основе которого лежит
определение относительной влажности
почвенного воздуха. ' Теоретические соображения
показывают, что вопрос о конденсации в почве водяных
паров атмосферы ¦сводится к вопросу о величине упругостей
пара в атмосфере не представляет в настоящее время
особых затруднений, в виду возможности постоянной
регистрации относительной влажности и температуры воздуха
посредством самопишущих приборов. Иначе дело обстоит с почвой.
Из вышеприведенного обзора литературы мы уже видели,
насколько неясны и туманны были представления о величине
упругости водяного пара в различных горизонтах почв и
грунтов, когда, например, пары воздуха, находящиеся под
давлением 12—14 мм, должны были, по мнению различных авторов,
проникать через слои почвы, где упругость водяных паров.
должна быть, как увидим ниже, не меньше 30—40 мм.
Очевидно, что такие построения были возможны только при
предположении, что в верхних слоях почвы упругость водяных
паров меньше, чем в воздухе. Поэтому необходимо было
выработать метод, который позволял бы легко, быстро и постоянно'
иметь возможность определять упругость водяных паров в
различных горизонтах почвы и грунта в их естественных (или
почти естественных) условиях. Отсюда следует, что
применение абсолютных гигрометров было невозможно, равно как
невозможно было и непосредственное определение количеств:
водяных паров, содержащихся в той или иной единице-
объема почвенного воздуха, так как мы не располагаем
средствами получить такой воздух из желаемого
горизонта. Поэтому я остановился на следующем приеме:
посредством волосяного гигрографа, волосок которого помещается
на различной глубине почвы, определяется относительная
влажность почвенного воздуха; зная одновременно и
температуру на соответствующей глубине почвы, мы легко и
просто по обыкновенным психометрическим таблицам
определяем уже и упругость водяного пара в тех или иных слоях
почвы.
Для определения относительной влажности почвенного-
воздуха был сконструирован особый гигрограф (см. рис. 1).,
Волосок этого гигрографа находится в почве, записываю-
1) «Роль парообразной воды». Труды по с.-х. метеорологии. 1913 г..
Вып. XI, ст. 72.
24

щий же механизм помещается на поверхности почвы, так что,
раз установив гигрограф, наблюдения можно вести в тече-
Рис. 1.
ние более или менее продолжительного срока. Изменения длины
волоска передаются записывающему механизму так же, как
это сделано в весьма распространенных гигрографах Ришара,
25

с тем лишь отличием, что волосок АВ соединен с рычагом Г,
не непосредственно, а посредством металлической нити Р,
сделанной из особого сплава «инвара» с весьма незначительным
ішэфициентом расширения. Волосок укрепляется в особой
медной кабинке, которая имеет приспособление С,
позволяющее изменять расстояние между точками прикрепления
волоска А и В. Это достигается таким образом, что один конец
волоска укрепляется в зажиме, подвижно соединенном с
влитом, перемещением которого и производится сближение или
удаление точек прикрепления волоска. Кабинка разделена на
две части, причем нижняя часть имеет отверстия,
расположенные в три ряда, а посредством верхней части кабинки
подземная часть прибора помощью стеклянной трубки DE
соединяется о надземными частями аппарата. Эта стеклянная
трубка ввинчена в особые подвижные салазки S, что
позволяет центрировать ее в связи с изменением длины рычажка L
при калибровке прибора. Салазки S (см. рис. 2)
передвигаются посредством винта И и закрепляются нажимным
винтом М. Верхний конец трубки имеет двойные стенки Н, между
которыми на нити, соединяющей волосок АВ с рычажком L
подвешен колокольчик К; между двойными стенками трубки II
наливается масло 0, так что при погружении в него
колокольчика К атмосферный воздух разобщается с воздухом
почвы. Глубина, на которой находился волосок при
вышеописанной передаче, достигала в моих приборах от 5 до 80 см
от поверхности почвы. Работа таких гигрографов ничем не
отличается от работы обычных волосяных гигрографов Ришара,
как я многократно в этом убеждался, сравнивая кривые своих
гигрографов с кривыми двух гигрографов Ришара (большая
и средняя модель), находящихся в Метеорологической
Обсерватории б. Новороссийского Университета. Калибровка
приборов производилась многократными сравнениями их
показаний с показаниями психрометра Аслана, равно как и
посредством сравнения хода их кривых с двумя кривыми гигрографов
Ришара, находившихся в нормальных будках. Кроме того,
калибровка производилась не только до установки приборов
в почве, но и по окончании наблюдений, по извлечении
подземных частей приборов из почвы; последнее необходимо
в виду возможных изменений чувствительности волоска
гигрографов.
Термографы, которыми я пользовался для записей
температур почвы, были переделаны мною также из обыкновенных
термографов Ришара. Здесь, как и в гигрографах, приемные
части прибора были перенесены в почву, а записывающий ме^
хаиизм находился на почве. Соединение приемной части
прибора с записывающей устроено так же, как и в гигрографах,
26

и поэтому на дальнейшем описании этих приборов я
останавливаться не буду1).
Работа этих приборов ничем не отличается от подобных
же приборов Ришара (см. ниже ряд кривых). Бри калибровке
приборов их показания сравнивались с показаниями
психрометра Аслана, а также с кривыми двух термографов Ришара,
і
S
Рис. 2.
находящихся в будке Метеорологической Обсерватории б.
Новороссийского Университета.
Необходимо заметить, что показания гигрографов и
термографов относятся не к точно определенным глубинам, но
к слоям известной мощности, так как кабинка гигрографа
в вертикальном направлении равна 2,5 см, а кабинка термо-
х) Рисунок термографа см. в моей работе «Роль парообразной воды».
Труды по с.-х. метеорологии. Вып. XII, ст. 79 — 80.
27

графа 5,0 см. Приемные части приборов устанавливались
в земле таким образом, что середина кабинки находилась на.
данной глубине, так что при установке, например, термографа
на 20 см верх кабинки находился на 17,5 см, а низ на 22.5 см.
Данное обстоятельство не могло, конечно, не отражаться на
показаниях приборов, насколько эти последние должны были
показывать температуру или относительную влажность
определенных глубин. Но, как увидим ниже, для относительной
влажности указанное обстоятельство не могло' иметь никакого-
значения, что же касается показаний термографов, то, не давая
совершенно точных цифр, они тем не менее дают совершенно
точную картину состояния упругостей водяного пара в почве
в течение суток и т. д.
Наблюдения производились в течение летних и осенних
месяцев 1910 и 1911 гг. на Метеорологической Обсерватории
б. Новороссийского Университета в Одессе. <
Эти наблюдения показали, что в общем с глубины,
большей чем 5—10 см, относительная влажность почвенного
воздуха всегда была равна 100%. *Что же-касается более
поверхностных сильно пересыхающих слоев почвы, то здесь
относительная влажность почвенного воздуха в определенные часы
суток бывает несколько ниже 100%, оставаясь все же очень-
высокой (96—97). С необыкновенной правильностью с 7 ч.
утра относительная влажность почвенного воздуха на .глубине
10 см надает до 96—97, возвращаясь около 10 ч. вечера
опять к 100.
Только что сказанное весьма наглядно иллюстрируется'
следующей картограммой, представляющей запись почвенного
гигрографа, волосок которого находился на глубине 5 см от
поверхности почвы (рис. 3).
В друтих случаях получаются аналогичные же
результаты с той лишь разницей, что слои почвы, где начинаются
подобные явления, лежат то несколько выше, то ниже, чем
в только что рассмотренном примере. Это последнее
обстоятельство стоит в несомненной связи с состоянием влажности:
верхнего слоя почвы, как с этим подробнее ознакомимся ниже.
Мне не удалось пока ближе изучить это явление в
естественных условиях, несмотря на всю важность его для создания
правильных представлений об обмене парообразной водой-
между почвой и атмосферой по двух основным 'причинам::
1) здесь особую ценность должны представлять
систематические наблюдения в течение весны, лета и сухой части осени,.
а для осуществления этого у'меня, как проживавшего в городе,,
не было необходимой обстановки и 2) гигрографы моей
вышеописанной конструкции не позволяли исследовать самых
поверхностных слоев почвы (1—-3 см), где понижение относи-
28

*
тельной влажности могло бы быть значительно более сильным,
чем на глубине 5—10 см; конструировать же новые
гигрографы нри наличии 1-го условия я считал преждевременным.
В виду этого я предпринял изучение относительной
влажности почвенного воздуха в искусственной обстановке, чтобы
пока хотя бы с качественной стороны подойти к пониманию
этого явления в условиях верхнего, сильно пересыхающего
горизонта почв. Опыты ставились таким образом, что волосок
гигрографа (находящийся в кабинке) помещался в земле,
насыпаемой в стеклянные или цинковые сосуды. Изменяя
влажность почв и их температуру, удается установить, с одной
стороны, связь между содержанием воды в почвах и
относительной влажностью почвенного воздуха, а с другой — вы-
*jg&',---' -
Рис. 3.
яснить зависимость относительной влажности почвенного
воздуха от температуры в-случае сильного пересыхания почв.
Исследования подобного рода показали, что пока в почвах
содержится воды больше, чем это
соответствует максимальной гигроскопичности
их1), до тех пор относительная влажность
почвенного воздуха равна 100%. Для
иллюстрации этого положения приведу примеры, указанные на стр. 30
(опыты 1 и 2).
Из приведенных данных мы видим, что относительная
влажность почвенного воздуха остается равной 100, пока
в почве содержится воды больше, чем это соответствует
максимальной гигроскопичности данной почвы. В самом деле, в то
время как в лессе уже при влажности в 7,8% относительная
влажность воздуха менее 100, в песке при 0,52% относитель-
:) Максимальная гигроскопичность почв определялась таким образом,
что воздушно сухая почва помещалась тонким слоем под колпаком, где
находился 2,5% раствор H2S04. Колпак помещался в термостате Ру, и
влажность, соответствующая максимальной гигроскопичности, определялась после
того, как почва приобретала постоянную влажность.
29

Опыт 1.
Л в
Максимальн
влажное
с с
ая гигроскоп.
ть 7,9-%
Отяозитедь-
Содержание' ная Вдаж-
воды в % [ностьвоздуха
в десс? в °/о
16,21
12,97
9,44
8,22
7,80
6.52
100
100
100
100
96
75
4 е р іі о з е м
Максимальная гигроскоп.
"влажность 5,12%
! Относит?дь-
Содержаниеі ная
влажность воздуха
воды в °/0 | в черноземе
| в%
13,38 I 100
8,15
6,2и
4,87
4,60
4,07
100
100
94
89
68
Дюнный не с о "к
Максимальная гигроскоп.
влажность 0,33°/'о
¦ Относитель-
Содержание на2 ВЛж_
врды в % іностьвоздуха
! в песке в °/0.
4,02
1,89
1,21
0,52
0,25
—
100
100
100
100
62
—
Опыт 2.
П 0 Д 3 0 Л
Максимальная гигроскоп.
влажность 3.18°/0
¦ Относитель-
Содержаиие
воды в %
1
і
12,51
8,45
ная влаж-
ностьвоздуха
в подзоле
100
100
5,13 | 100
3,32 1 100
3,07
2,16
95
43
Чернозем
Максимальная гигроскоп.
влажность 7,35%
Содержание
воды в %
15,27
11,44
8,07
7,10

Относительная влаж-
ностьвоздуха
в черноз.ем?
В .'0
100
100
100
94
5J52 | 68
4,43
49
11 е с о к
Максимальная гигроскоп.
влажность 0,41%
[ Относитесь-
Содержание; ная влаж-
воды в % ностьвоздуха
і в песке в %
8ДБ і 100
і
5,79 100 •
2,21 100
1,34 ! 100
0,62 100
0,32 №
і
ная влажность еще равна 100 и лишь при 0,25% делается1
менее 100 (максимальная гигроскопичность песка равна,
033%).
Специальные опыты, поставленные с целью определения
того количества воды в почвах, когда относительная влажность
почвенного воздуха делается менее 100, показали, что этот
момент действительно совпадает с таким содержанием воды
в почве, которое принято считать за максимальную
гигроскопичность. Эти опыты производились следующим образом.
30

Воздушно-сухая почва тонким слоем рассыпалась в
стеклянных ящиках, где размещались и несколько больших чашек
с водой. В течение нескольких дней (5—б) почва оставалась
в таких ящиках, причем она ежедневно несколько раз
перемешивалась. На 4—о день бралась проба (три навески) и
в ней определялась гитрожоническая вода (при 105°) *); то ж&
самое делалось и на следующий день и, если гигроскопичность
не изменялась, то в такую почву и помещался волосок
гигрографа. Необходимо при этом соблюдать одно условие, чтобы
температура, при которой производится опыт, была бы по
возможности ближе к температуре, при которой почва доводится
до состояния максимальной гигроскопичности.
Что касается тех случаев, когда почвы пересыхают
настолько сильно, что в них содержание воды становится ниже
так называемой максимальной гигроскопичности, то здесь мы
сталкиваемся с гораздо более сложным явлением, чем в выше-
рассмогренком случае. Постановка опытов в этих случаях
оставалась такой же, как, только что описано, только вместо
почв с максимальной гигроскопичностью брались воздушно-
сухие почвы.
Исследование относительной влажности почвенного
воздуха в таких случаях показывает, что если в почве
содержится воды меньше, чем это
соответствует максимальной гигроскопичности
данной почвы, то относительная влажность
воздуха в такой почве меньше 100%. Чем суше почва,,
тем меньше относительная влажность ее воздуха. При одной
я той же влажности почвы относительная влажность воздуха
в почве увеличивается с увеличением температуры почвы и
наоборот. Следующий пример иллюстрирует сказанное.
Опыт 3.
Почва — Одесский чернозем. Максимальная гигроскопичность — 5,62%.
Влажность почвы — 5,43%.
Температура С0 . 10 . . 17 . . 45 . . 70
Относительная влажность в % 94 . . 95 . . 99 . .99
Влажность почвы 3,99%.
Температура С0 17 . . 35 . . 50 . . *Ю
Относительная влажность в % 81 . . 86 . . 92 . 98
Влажность почвы 2,43%.
Температура С0 10 . . 21 . 45 . . 60
Относительная влажность в % . . . . . 39 . . 41 . . 51 - .57
а) Вообще все определения влажности делались путем высушивания
проб при 103—105° С; процент влажности почв вычислялся по
отношению к сухой почве.
31

Не останавливаясь пока подробнее на вопросе об
относительной влажности почвенного воздуха в сильно пересохших
почвах, содержащих вода меньше максимальной
гигроскопичности, мы модхем уже теперь на основании полученных нами
данных совершенно определенно решить вопрос о
возможности конденсации водяных паров атмосферы в почве.
Предположим, что влажность почвы больше, чем
максимальная ее гигроскопичность. При таком условии содержание
водяных паров в почвенном воздухе должно быть
максимальным, т.-е. наименее благоприятным для перехода
парообразной воды из атмосферы в ночву — для конденсации. Чтобы
решить вопрос о возможности этого последнего процесса,
нам необходимо сравнить величины абсолютной влажности
(упругости водяного пара) в почвенном воздухе и в
атмосфере. .
Рассмотрим эти соотношения на нескольких конкретных
примерах, пользуясь данными Метеорологической
Обсерватории б. Новороссийского Университета за 1897 г.
Наблюдения 15 апреля (весна).
0,0
10
20
40
80
160
200
250
320
Глубина
в см
7 часов
Почва
t1)
Т>2)
Воздух
Dt3)
1 час
Почва
t D
Воздух
9
часов
Почва Воздух
t
D DL
11,0
10,4
10,6
10,7
9,6
8,3
8,1
8,0
9,0
9,8
9,4
9,5
9,6
8,9
8,2
8,1
8,0
8,6
6,6
»
я
п
я
*
9
9
11
35,0
18,4
141
10,8
9,6
8,3
8,1
8?0
9,0
41,8
15,8
12,0
9,6
8,9
8,2
8,1
8,0
8,6
7,1
»
*
ш
а
т.
»
п
т
«
14,4
15,0,
11,6
9,7
8,3
8Д
8,0
9,0
7,2
12,2
12,7
10,3
9,0
8,2
8,1
8,0
8,6
5,4
*) t —- температура почвы.
2) D — максимальная упругость водяного пара при t в мм.
3) ?*і — абсолютная влажность атмосферы в мм.
32

Наблюдения 15 июня (лето).
7 часов
чае
Глубина
в см
0,0
10
20
40
80
160
200
.250
320
Почва
D
24,6
25,2
25,0
23,6
20,9
17,6
16,3
14,7
13,4
23,0
23,8
23,5
21,7
18,4
15,0
13,8
12,5
ИД
Воздух
і »і
12.0
Почва
D
51,5
33,4
29,2
23,9
21,0
17,6
16,3
14,7
13,4
99,1
36,2
30,1
22,0
18,5
15,0
13,8
12,5
11,4
Воздух
13,9
9 часов
Почва | Воздух
D Dx
13,8
22,7
28,4
29,1
24,4
20,9
17,6'
16,3
14,7
13,4
20,4
28,8
30,0
23,7
18,4
15,0
13,8
12,5
11,4
Наблюдения 30 сентября (осень).
Глубина
в ел*
0,0
10
20
40
80
160
200
250
320
7 ч а о (
Почва і
t D
і
12,3
16.4
18,2
20,6
20,6
19,8
19,2
18,0
17,0
10,7 ;
13,9 1
16,6
18,1
18,1
17,2
16,4
15,4
14,4
) В
Воздух
8,2
»
и
11
и
я
ч
»
я
'
П о
і
t ;
. і
37,3
26,8
22,3
20,4
20,6
19,8
19,2
18,0
17,0
час
ч в а
D
Воздух
7,7 j 7,7
26,2
20,0
17,8
»
•п
"
18,1 ! .
17,2
16,4
я
я
15,4
14,4
п
9 ч а е <
Почва
t
ИЛ
21,0 '
21,4
20,5
20,6
' 19>8
19,2
18,0
17,0
¦ D
10,3
18,5
19,0.
17,9
18,1
17,2
16,4
15,4
14,4
Э В
Воздух
Di
8,0
м
п
•п
п
п
»
п
п
Приведенные таблицы позволяют сравнить упругость
:водяных паров в верхних слоях почвы (D) с абсолютной влаж-
. ностью атмосферы (DJ. Это сравнение показывает, что весной,
летом и осенью упругость водяных паров в почве больше, чем
в атмосфере. В наших конкретных примерах такое
соотношение наблюдалось во всех 3-х случаях в слое почвы до глубины
Почв, и грунтовые воды 3
за

160 см, а для весны и осени даже до глубины свыше 320 см^
Подобное соотношение упругостей водяных паров в почве и
в атмосфере наблюдается в огромнейшем большинстве случаев-
© течение весны, лета и осени и потому его следует считать
нормальным для этих частей года. Не останавливаясь пока
на рассмотрении возможных частных отклонений от только
что высказанного общего положения в самом поверхностном
сильно пересыхающем слое (до глубины 10—15 еле), мы можем
•на основании полученных данных совершенно определенно
утверждать, что передвижение водяных паров-
из атмосферы в более или менее глубокие
елок почвы и грунта 'невозможно; так как
в в е р х н и х с л о я х почвы упруг о с т ь водяных
ларов больше, чем абсолютная влажность-
атмосфер ы.
Обращаясь к теории Фолъгера, мы должны теперь
признать несостоятельность ею учения в той части, которая
трактует о про-никновении в грунт парообразной воды атмосферы'
до такой глубины, где температура уже настолько низка, что
происходит конденсация паров и образование грунтовой воды.
Фолъгер и его последователи, как мы указывали уже выше,
считались только с начальными и конечными явлениями
весьма сложного процесса, они не изучали промежуточных
явлений и поэтому ими была создана картина процесса,
логически возможная, но не 'соответствующая конкретным
условиям природы.
Однако анализ интересующего нас явления был бы
неполон, если бы мы ограничились изучением соотношений
упругостей водяных паров в атмосфере и в почве только в
срочные часы наблюдений. Очевидно, что нас особенно должны
интересовать те соотношения только что упомянутых
элементов, которые наступают в период наибольшего суточного
охлаждения поверхности почвы, так как в этот момент могут
создаться наиболее благоприятные условия для конденсации
водяных паров атмосферы в почве. Известно, что ночью
температура поверхностного слоя почвы падает чрезвычайно сильно,
а вместе с тем, как мы уже знаем, должна уменьшаться (и даже-
в большей степени) и упругость водяных паров. Поэтому
весьма интересно было выяснить — не наступают ли в
природе в этих случаях такого рода соотношения, что давление
водяных паров в атмосфере делается больше, нежели
упругость паров воды в самом поверхностном слое почвы.
Ближайший анализ этого вопроса показывает, что в природе
подобные случаи бывают нередко и что, следовательно,
(возможно обогащение самого поверхностного слоя"
почвы водою непосредственно на счет парообразной воды:
34

атмосферы. Так, напр., 9 июля 1898 г. температура
поверхностного слоя почвы б Одессе1) упала до 13,9°. Максимальная
упругость пара, соответствующая этой температуре, —
11,8 мм. В течение ночи с 12 ч. до 6 ч. утра абсолютная влаж~.
ность воздуха была 16,4 — 17,8 мм, так, что парообразная вода
атмосферы неминуемо должна была войти в почву под
давлением разностей упругоетей пара в атмосфере и почве и
сконденсироваться в этой последней. Чтобы решить вопрос, как
часто бывают в природе явления, подобные только что
описанному случаю, я разработал соответствующие материалы за
3 года — 1896—7—8, полученные на Метеорологической
Обсерватории б. Новороссийского Университета. Я должен бы-я
ограничиться этими 3 годами потому, что только для них
имеются данные для абсолютной влажности воздуха за каждый
час, так что, зная минимальную температуру поверхности
почвы и соответствующую ей максимальную упругость
водяного пара, можно видеть — был ли в течение данной ночи
момент, когда упругость водяного пара в атмосфере была
больше таковой же упругости в почве. Разработанный мною
материал за указанные выше 3 года помещен в моей прежней
работе «Роль парообразной воды в режиме почвенных и
грунтовых вод», — здесь же я лишь в качестве иллюстрации
приема разработки соответствующих материалов приведу
данные только для трех месяцев года, характеризующие сезоны
весны, лета и осени.
Заметим при этом, что Mnt — означает минимальную
температуру на поверхности почвы по показанию термометра,
шарик которого' был присыпан землей; MxD — означает
максимальную упругость водяного пара в мм при Mnt (при
минимальной температуре поверхностного слоя почвы); Аб. вл. А —-
означает абсолютную влажность атмосферы с 1 часа ночи до
6 час. утра, причем даны наибольшая и наименьшая
величины; знак + означает, что в течение всей ночи абсолютная
влажность атмосферы была больше MxD; знак — означает
обратное, что в течение всей ночи абсолютная влажность
атмосферы была меньше MxD; знак ± означает, что в течение
ночи были моменты, когда абсолютная влажность атмосферы
была и больше и меньше MxD, но в виду того, что время
наступления Mnt, равно как и продолжительность ее не известны,
нельзя решить, совпадала ли Mnt с наибольшей влажностью
атмосферы, что мы должны бы обозначить знаком -J-, или же
время Mnt 'совпадало с наименьшей абсолютной влажностью
атмосферы, что мы обозначаем знаком (—).
*) См. «Роль парообразной воды». Труды по с.-х. метеоролога*. Вып. XII,
ст. 93.
3*
35

к
»
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
П
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
94
25
26
27
28
29
30
31
.1.
Mnt
-1,7
2,4
0,9
— 0,6
— 6,0
-7,5
-3,6
— 6,2
-7,7
-6,2
-6,5
-од
-1,5
2.4
0,2
1Д
3,2
1,6
-3,4
1,0
1,4
-1,6
0,3
1,9
0,9
-0,9
1,4
2,9
6,0
.6,1
• -г-.
Итог
Апрель 1896 г.
JMxDJ Аб. вл. A j
4,0
6,5
4,9
4,4
2,9
2,5
3,5
2,8
2,5
2,8
2,8
4,6
4Д
5,5
4,7
5.0
5,8
5,2
3,5
4,9
5,1
4,1
4,5
5,3
4,9
4,3
5,1
5,6
'7,0
6,6
-v
0 26
. 3
1
6,1-5,6 +.
5,9-5,6 +
4,4-4,3
4,6—4,4
3,5—3,1
3,6—3,3
3,8—2,9
3,0—2,8
3,2-2,9
+
+
+
+
+
+
3,2—2,7' ±
3,7—2,8" +
4,9-4,(5 +
5,8-5,1 j +
6,0—5,5; +
5,6-5,1 +
5,9—5,5 +
6,1—5,9
+
6,4—5,9j +
4,1-4,0
+
5,7-5,0J +
5.3—5,1} +
5,5-5,21 +
6,3-5,81 f
6,3-6,1
6,7-6,5
5,0-4,7
5,7-6,4
6,3-5,7
7,5—6,7
• 7,5-6,9
—
идей . .
в * •
91 ¦ •
+
+
+
+
+
н-
+
—
+
Июль 1890 г.
MntfMxD
8.4
8,2
12,0 10,5
13,8
17,5
12.4
13,8
11,8
12,4
13,2
13,5
14,4
11,7
14,9
10,7
11,7
10,3
10,7
11,8
Аб. вл. A j
7,9— 6,6
10,3— 9,7
12,7—12,2
14,6-13,2
9,8— 8,8
11,9— 9,5
10,8- 9,9
10,7-10,4
11,4-10,9
11,5111,1-10,6
12,2
16,9і 14,3
12,8—12,6
15,0—13,6
16,9114,315,0-13,2
12,з| 10,7
14,3
13,0
12,1
11,6
14,1 12,0
14,6
15,5
13,7
17,5
16,0
14,9
14,5
14,3
18,1
18,9
19,4
20,1
18,4
18,0
Итс
9,9- 9,1
13,0—10,4
11,7—11,1
12,1-11,9
—
+
—
—
¦+¦
—
-+¦
—¦
+
-+-
±
—
±
+
it
12,411,5-10,1! -
¦
13,1116,0—14,7
11,6116,0—14,5
14,9(13,6—11,9
13,5111,9—10,3
12,6:16,8-15,4
12,3
12,1
15,5
16,2
16,8
17,5
15,8
13,7—11,0
13,7-12,0
16,3-12,1
18,1-13,4
1J,8—15,5
17,8-16,2
17,9-14,7
15,4113,2-11,0
• 1
го 1
h
1:
) дней . .
t „ . .
+
+
—
—
+
(
±
it
=t
—
•+•
=t
—
+
Октябрь 1896 г.
Mnt;MxDi Аб. бл. А
11,6
ИД
9,0
9,6
12,0
9,6
10,1
10,0
12,8
13,1
9,1
7,1
7,6
9Д
8,9
4,6
4Д
7,3
10,3
5,7
14,6
13,5
6,9
12,6
14,3
5,8
6,7
5,6
4,6
6,3
11.2
Итс
10,2
9,9
8,6
8,9
10,5
8,9
9,2
9,2
11,0
11,2
8,6
7,5
7,8
8,6
8,5
6,3
6,1
7,6
9,3
6,9
12,4
11,5
7,4
10,9
9,0— 8,1
9,4- 7,7
—
9,9- 8,8і -f
11.7—lO.lj +
14,3—12,3
14,2—13,0
11,8— 9,2
10,6— 9,5
11,4—10,4
+
+
+
+
±
ll,7—10,2j it
9,9- 9,5| +
10,0— 9,6! -f
12,4-11,61 +
12,4— 9,8
_L
8,3— 7,0 —
5,7- 4,7J -
5,9- 4,4J -
8,3- 7,1
10,3— 8,2
10,2- 8,0
13,5-12,7
14,0-12,4
9,7— 9,1
13,1—12,7
12,1(13,3—12,8
6,9J 11,2-10,4
7,3
6,8
6,3
11,4- 9,6
10,9— 9,7
9,7- 8,1
7,2 10,6— 7,9
9,9| 11,7—10,4
ro %
l дня . .
i . ...
1 » - -
-fr-
It
I
1
+
1
+
+
1
+
+
+
+
+
+

Разработанные по только что указанному способу
материалы приведи: к следующим результатам:
Месяцы
. Годы
1896 . .
1897 - .
1898 . .
ft
пЗ
+i-h
23
26
24
1
3
3
7
2
4
А
Си
с
^
/
1
26
21
20
_,_!_
3
8
7
1
1
3
«3
? .
-гі±
12
22
26
—
I
10 9
7
4
2
1
^
к
2
К
+ М~
5
19
17
9
7
11
16
4
2
2 m
Я
+!±
5
14
1210
23
7
—
12
9
1
**
+
-1"
8J11
4
8
7
8
12
20
15
VO
се
о
+N-
13
19
13
6
6
7
11
5
10
Си
м
О
+ |±|~
22
16
25
4
7
3
5
8
3
л
о.
03
О
?С
+
-t- !
1
18 8
23
23
2
3
4
5
4
Таким образом мы видим, что в течение года число дней,
когда абсолютная влажность атмосферы бывает больше
максимальной упругости водяных паров в поверхностном слое почвы,
достигает очень большой величины: в 1S96 г. —126 дней,
в 1S97 — 162 дня и в 1898—179 дней. Надо иметь в виду,
что эти цифры относятся только к 9 месяцам, декабрь же?
январь и февраль исключены, так как в эти месяцы был
снежный покров и, следовательно, водяные пары атмосферы не
могли непосредственно проникать в почву, хотя несомненно
увеличивали общее количество твердых осадков. Кроме того,
) цифры должны быть хотя бы частью увеличены на счет
дней неопределенного характера =+:), так что в Одессе число
дней, когда в атмосфере абсолютная влажность бывает ночью*
более таковой же влажности в верхнем слое почвы, достигает;
вероятно, не менее 200.
Обзор вышеприведенных данных -показывает, что в
природе, действительно, бывают условия, когдадочва
обогащается водой непосредственно насчет
парообразной воды атмосферы, и что ото
явление возможно в течение всего года. *
Итак, с качественной стороны вопрос о конденсации
водяных паров атмосферы в почве мы должны считать решенным
в положительном смысле.
Но теперь возникает другой не менее существенный
вопрос, — как велика роль этого процесса в режиме почвенных
я грунтовых вод, иными словами, какая часть воды, ежегодно
получаемой почвами и грунтами, обязала изучаемому нами
процессу?
A priori надо уже полагать, что общего ответа на
поставленный вопрос дать нельзя, и что вообще значение
процесса конденсации водяных паров атмосферы в почве в
различных местах должно быть весьма различно, изменяясь в за-
37

в
ет
rt
L-
оі
id*
со

trio
со
с*
со
со
ю
СО
со
о"
+
со
!

tree
+
СО
со
о
+
ее t
ев
оа
со
1-4
со
о4
о
00
со
со"
с-
о;
о
ел
со
о*
ЕС
2
со г-
<м
ел
Счі
см
со
со
ел
ю"
GO
СЛ
О
СО
со"
о
+
с<1
ев
ел
о
tr-
со
со~
со
СО
'СО
со
1П
см

trio"
от
о"
+
о
о"
+
ев
ев
и —
см
5 о
со
со"
ел
со
со
1С
со
со
от
t-
-4<
ел
ю"
о
*0

trio
IT-
ел
ОТ
О"
о"
+
ОТ
ел
о
со
о
г-
ел
от
О
g
о"
4-
со
ев

tree
СО
со
¦*
со
от
со
со"
+
со
ОТ
о
со
о"
ОТ
ОТ
4-
»4
со
-=1
от
ев
К
СО
ОТ
ел
t-
tr-"
ОТ
CD**
ОТ
vo"
со
ел
О
со
ее
tr-
OT
tr^
LO
CO
CO
ОТ
o"
4-
s
CO
]
-I-
I?
о
СЛ
ОТ

trio"
ел
с'
со
г-
ел
^*
о*
о
70
Я"
ад
В*
О
И
за
К Й .
S о
S ш
ч а "
ев Л .
Ш
3 3
ев «СО
в* Й?«
3
К
sr
о
_ О ев
о о
CJ ¦
о
И >
к .
ев
Я
К 1-й
ев «Я
93 С**
S g
Ьі О
§-
О
ев <^ 1^
ев ев
о 5
ч
и:
«
ч
3
к
о
¦^
*
о
if
й- я
ев 2
Я Я
О м
1=2
+
X
*=*
о
m
л
ч
3
WD
Я
U-
К
J
3
о
*?
«
3
^г>
>»
Й
CD
S
О
ь*
е-5

1
р«
Eg
i w
; с
і
'
і
|
л
Р*
1 ^
і №
! н
я
ю
О
;
і -<
1
і
Й"
*
о
со
ев
стэ
СМ
ЕС
. СО
СО
ев
№
см
сЗ
w'
«в
СО
ев
Я
см
<м
1—(
СО
ев
я
о
о
со
=3
я
см
*
;
о
. »4
Я*
О
И
Оі
С-
СП
С-
г*
Сь
t-
оэ
t-
с;
t-
оі
ел
Is-
СТ>
К
с
о
ч
ев
ев
Я
я
О
^н
со
с-
о
t-
1—1
СО
СО
1—1
1—*
ч—1
т-(
о
т-і
іЛ
ел
со*
^
ел
и *
о
о •
ев .
ч
СО гч.
58
2й
<
СО
со
со
со
t-
t-
00
со
ог
SO
о
со
ОО
о
со
со
ю
СС
05
t-

trio
SO
н
сэ -
о
и *
к .
ев
ч ,
03 ~
Й »
ч-?<
&- о
2 «в
о
со
2 §
о о
+
ся
OS CM
1x2 С
«с
о
СО у-*
о о
1
о о
иО О
1
00
см см
С- 1-*
гЛ О
+
с*
** со
СП СЧ
іД О
+
со -
о
t-* СИ
:о см
со" О
+
СП
г* з5
О» т-<
іЯ О
1
со
S о
.-Г О
° +
я 3 4- •
^ ? 2 3
Sg з л
о чі р— th
К Й >>
о
+
сГ-
Ч-
о
+
о
1—<
о
+
С\1
(М«
о
+
ста
со
о
+
3
о
+
1
I
ю
о"
+
??
О)
о
Е^
нішнг^вю
в-х
эт
со
to
см
1С
1-*
(•^^
to
(74
t^-
іЯ
сч
со
^'
^1
t-
1Л
С<1
гз
t-
иО
со
50
S3 =і
¦в и
ев %.
Н ''О
43
^2
е
074
т-Ч
О
+
О
^
со
ой
ю
^^
о
-h
со
о
о
+
о
со
1П
1-4
о
+
о
со
см
о
4-
о
см
о"
+
см
гЧ
о
1"
тН
t-
о
t-Ч
о"
+
-4-
5 гя
ч w
3 vQ
о ч
я 3
с >>
т-4
о
+
со"
!
S
о
!
со
1-Н
о
+
>л
см
о
+
со
о
+
см
о
+
1
1
t-
r-i
о"
+
а?
о
&н
ЯИЬВБН^ХО
и-^
со
о
+
о"
+
СО
от
о"
+
см
о
1
Чі
см
о
+
• о
+
со
о
+
1
1
о
t-ч
о"
+ ..
ч *
3
а*
п со
S з
Эй
сх
О'

висимости от климатических, геологических и т. п. условий'
местности.
Я приведу лишь несколько цифр, иллюстрируюіцих
интенсивность процесса «конденсации» в Одессе в 1910 г.
Наблюдения производились таким образом. В небольшие
стаканчики (объем около 30 %6. см, высота около 5 см, диаметр*
2 7—2 8 , мм) насыпалась почва, влажность которой была
больше на 4—5%, чем максимальная гигроскопичность той же
почвы (5,12%). После захода солнца стаканчики, стоявшие
уже в течение нескольких часов на открытом воздухе в почве.
так что температура насыпанной в них земли была равна
температуре почвы, быстро взвешивались и ставились обратно
в почву. Уровень почвы и земли в стаканчиках был один и
тот же. Погода -выбиралась тихая, ясная, когда в течение -
ночи нельзя было ожидать дождя, тумана или росы. Рано-
утром, через Уг — % часа после восхода солнца, стаканчики
вынимались из почвы, немедленно закрывались притертыми
пробками: и взвешивались. Прибыль в весе стаканчиков
показывала то количество воды, которое почва приобретала в
течение ночи, благодаря конденсации водяных паров атмосферы
в почве. Результаты наблюдений сведены в следующую
таблицу, где прибыль воды за ночь перечислена также и на дм,
как это принято для осадков.
Приведенные в таблице (см. стр. 38 и 39) наблюдения
немогут, конечно, в виду своей немногочисленности, дать нам"
точного представления о величине обогащения почвы водой на
счет конденсации водяных паров атмосферы, но они во
всяком случае дают понятие о порядке величин, определяющих
количественную сторону интересующего нас процесса. В
новейшее время процесс конденсации водяных паров атмосферы
в природных условиях долины реки Волхова наблюдал
инженер Н. П. Порыекин1). Согласно этим наблюдениям,, «явление
конденсации достигает иногда значительной величины — до-
2,6 мм» за ночь. «Конденсация на сухих прирусловых почвах
больше, чем в заболоченной части поймы с избыточным
увлажнением, причем эта разница весьма большая за август месяц
(15 мм против 4,85 мм) в сентябре и октябре становится менее
значительной». Суммируя свои наблюдения, Н. П. Порыекин
приходит к заключению, «что.в питании грунтовых вод поймы
реки Волхова конденсация атмосферных наров играет
крупную роль».
1) «Режим грунтовых дод на пойм? реки Волхова>. Материалы по
исследованию реки Волхова и его бассейна. Под редакцией начальника
Отдела изысканий, инженера В. М. Родввича. Выпуск XX. Строительство*
Гооудар. Волховской гидроэлектрической силовой установки. 1927.
40

Как видим, интенсивность конденсации водяных иароь*
атмосферы в почве колеблется в широких пределах. Причины
этих колебаний несомненно лежат в тех различных
соотношениях между минимальной температурой поверхностного слоя
почвы и абсолютной влажностью атмосферы, которые мы уже-
подробно рассмотрели за три года (1896—1897 и 1S98 гг.).
Здесь особенно интересно подчеркнуть, что в различные годы
на одном и том «же месте число случаев, когда возможна
конденсация, бывает весьма различно, особенно в летние месяцы;
Так, из имеющегося в нашем распоряжении материала всего
лишь за три года мы находим, что два года резко различаются
друг от друга в указанном направлении, как это видно из;
следующей таблички.
Месяцы
Годы
1896
1898 .....
Май
_l | _
1 1
12
26
9
1
Гі ю н ь
-+
5
17
—
16
2
II ЮЛЬ
+ \ -
і
5 12
23 ' 1
¦ Действительно,- 1898 г. резко отличается от 1896 г., во-
первых, по числу дней, когда безусловно почва обогащалась
водой на счет парообразной воды атмосферы (+) и,
во-вторых, — по числу дней, в течение которых беспрерывно
происходило испарение воды из почвы (—). Такого рода различия
не могут не оказывать влияния на водный режим почв, и
сельскохозяйственная практика южной -России", повидимому,
подтверждает это соображение. В самом деле, в условиях
южного хозяйства, где обычно вода бывает в первом минимуме
и где поэтому величина урожаев должна бы определяться"
прежде всего количеством осадков, параллелизма между
количеством осадков и величиной урожаев не наблюдается. В
работе Л, Я. Сокалъского1), изучившего в этом направлении
данные Херсонского, Одесского и Донского; опытных полей,
а также в работе Р. Пржишиховского2), сопоставившего
количество осадков Елисаветградокой метеорологической станции"
с урожаями озимой и яровой пшениц в Елисаветградском"
уезде (Херсон, губ.) за 35 лег (1874—1909 г.г.), — мы находим
интересные примеры по этому вопросу. Только что
отмеченное несоответствие между величиной урожаев и количеством
*) Журнал опытней агрономии. 1907.
2) Записки ОСщества сельскохоз. южной России. 1 910. №№ о
— 6.
41

осадков позволяет предполагать, что на юге почвенные воды
образуются не только на счет атмосферных осадков, но что,
.вероятно, здесь существуют еще и иные процессы обогащения
почвы водою.
Среди этих процессов конденсация водяных паров
атмосферы в почве играет виднейшую роль. Если принять, что
интенсивность этою процесса выражается 0?3 — 0,5 мм
осадков (в условиях Одессы), то при 200 случаях в год количество
воды, приобретаемое почвой таким образом, будет равно
60—100 мм, что при 400 мм осадков для Одессы представляет
очень большую величину.
Мы уже видели, что число дней; когда происходит
«конденсация», бывает неодинаково в различные годы и особенно
в летние месяцы. Но для правильной оценки этого
обстоятельства необходимо иметь в виду также и то, что в годы или
периоды с 'большим числом таких дней почва не только
приобретает то или иное количество воды, но она и теряет ее
меньше, потому что в период конденсации испарение
невозможно, и обратно. Таким образом конденсация и испарение
могут создавать значительные различия в условиях влажности
почв в различные годы и маскировать зависимость урожаев
от осадков.
Итак, более подробный анализ условий,
имеющихся в природе, приводит нас к у
беле д е н и ю, что обогащение почв водою яепо-
ере до т <в е н н о на с ч е т парообразной воды
атмосферы не только возможно, но что
этот процесс осуществляется -весьма часто
и что таким путем почвы, п о в и д и м о м у,
значительно увеличивают свои водные запасы.
С 1913 г.. когда в работе «Роль парообразной воды в
режиме почвенных и грунтовых вод» этот вывод был
опубликован, он был подтвержден несколькими исследователями
в различных географических зонах.
Так, Э. К. Безайс. заведовавший Гошским опытным полем
(участок Гош. Амурской губ., 51° 24/ сев. широты и 129° 12'
восточной долготы от Гринвича), исследовал соотношение
упру гостей пара в атмосфере и в почве на глубине ю см
в срочные часы наблюдений и нашел, что бывают дни, когда
, упругость водяных паров в атмосфере больше, чем в почве.
В такие дни, по мнению Q. К. Безайса, должна происходить
конденсация водяных паров атмосферы в почве. «В 1914 году,—
пишет Безайс ),— в почве на глубине ю см по трехсрочным
1) Известия метеорологического бюро Амурской губ-, вып. О, 1918 г.
-*0 водном режиме участков Гош и Став в Амурской области», стр. 5і>.
42

(7, 1, 9 ч.) наблюдениям конденсация паров воды ив воздуха
возможна была в мае 13 дней, июне 14, в июле 18, в августе 14
и в сентябре ни одного дня, — а всего за 5 месяцев, когда
почва покрыта растительностью, было 59 дней с возможной
конденсацией. В 1915 г., с избытком осадков, дни с
конденсацией распределялись так: в мае 16, июне 20, июле 12,
.августе 19 и в сентябре б, если сюда причислить и апрель
•с 9 днями, то за 1915 г. получим 82 дня». «Очевидно,
интенсивность конденсации, —¦ говорит Везайс, -*- находится в
сильной зависимости от большей или меньшей разницы в упруго-
стях паров. По трехсрочным наблюдениям максимум разницы
.упругости паров 6,2 мм наблюдался в 7 утра 8 августа 1915 г.;
в июле эта разница выражается в 2,0 мм, в июне не
больше 1,0 мл, в мае около 0,2—0,5 мм, в апреле также.
В апреле, как исключение, нужно указать на 19 число, когда
в 1 час дня разница упру гостей достигла 3,1 мм, 20 числа
тоже в 1 час дня она была равна 1,0 мм. «Как общее
положение» но Безайсу: «конденсация водяных п а р о в
в почве на, Гоше совершается по
преимуществу в дневные часы, и пока нет данных,
указывающих на возможность ее в ночные
ч а с ы.
Вывод Везайса, основанный на подробных 2-х летних на-
- блюдениях в зоне, географически весьма отличной от той, где
производились наши наблюдения, нельзя не признать ценным.
Правда, наблюдения Безайса дают только качественное
решение вопроса, но и это — шаг вперед.
С методологической точки зрения в работе Везайса
необходимо отметить тот недостаток, что упругость пара в почве
¦бралась на глубине 10 см, а не в приповерхностном (%—1 еле)
•слое, где охлаждение ночью под влиянием ночного
лучеиспускания .было несомненно более значительно, чем температура
слоя на глубине 10 см. Этим же обстоятельством несомненно
объясняется и то, что (по Безайсу) конденсация не
наблюдается яочью. Указанные замечания отнюдь не уменьшают
значения общего вывода Безайса о наличности конденсации
в Гоше, напротив, — они усиливают его. В самом деле,
несмотря на то, что Везайс наблюдал явление не в максимально
-благоприятной обстановке (ночное лучеиспускание и
поверхность почвы), тем не менее ему удалось констатировать
наличность процесса конденсации. Поэтому есть полное
основание думать, что при надлежащем наблюдении число дней
'•с конденсацией в Амурской области будет значительно больше,
чем то было установлено наблюдениями Безайса.
Совершенно в иных географических условиях, чем
наблюдения Везайса, были наблюдения Н. П. Порывкина.
43

Инженер Н. П. Порывкин1), изучавший режим грунтовых-
вод на пойме р. Волхова, пришел к заключению, «что в питаг
нии грунтовых вод поймы р. Волхова -конденсация
атмосферных паров играет крупную роль» 2). Я. Я. Порывкин
производил наблюдения но эвапорометру Рыкачева, причем о
наличности конденсации судил по тем случаям, «когда прибавление-
веса испарителя (эвапорометра) не могло быть следствием
осадков, за их полным отсутствием, или до превышению
прибавки веса испарителя над весом выпавших осадков» (стр. 57)..
Из полученных И. П. Порывкиным наблюдений видно, «что
явление конденсации достигает иногда значительной
величины— до 2,6 мм (4 августа) и что на сухих прирусловых
почвах оно больше, чем в заболоченной части поймы с
избыточным увлажнением». За 3 недели августа месяца почва,
прирусловой незаболоченной возвышенности увеличила
влажность путем конденсации на 15,0- мм, за сентябрь месяц (без
трех дней) на 6,0 мм я за октябрь на 6,4 мм. По мнению-
Н. Я. Порывкина «в действительности величина конденсации
должна быть еще больше, так как мы по испарителям
учитываем не все количества влаги, поступившей в грунт в порядке
конденсации, а только разницу между полной величиной1
конденсации и той частью этой влаги, которая могла
испариться обратно в атмосферу». К сожалению, Я. Я. Порывкин
цр имел наблюдений в июне и июле месяцах, «а между тем,
по его мнению, весьма вероятно, что в это время при более-
высокой температуре воздуха конденсация паров из воздуха
достигает еще больших величин» (стр. 57).
Своеобразное наблюдение, несомненно являющееся
следствием конденсации водяных паров атмосферы в почве, бьш>
сделано Б. Я. Орловым3) на песчаной станции в Репетеке-
в Каракумской песчаной пустыне (Туркестан, ст. Репетск,
недалеко от Чарджуя). Летом 1914 г. Б. Я. Орловым было провоз-,
ведено несколько серий наблюдений над температурой и влаж- >
ностью воздуха в котловине между барханами на высоте 3 см-
и 57 см над поверхностью песка. Наблюдения велись двумя,
психрометрами Аомана и ручным анемометром, для
определения силы ветра на высоте 57 см. Вечером отсчеты
производились через каждые 10 минут, ночью через 15 минут.
Б. Я. Орлов дает нижеприводимую таблицу наблюдений в виде-
*) Материалы по исследованию реки Волхова и его бассейна, вып. ХХ^
2) См. материалы и т. д., стр. 57.
' 3) Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции, т.XIX, вып. 4,„
1928. «К изучению экологических условий в юго-восточной части
Закаспийских Кара-Кум».
44

средних показаний за часовые промежутки, причем все
наблюдения были сделаны при абсолютно безоблачном небе и
почти полном штиле:
Наблюдения 30 — 31 июля 1914 г.
17-
18-
19-
20-
21-
22-
23 -
0-
Вр?мя
наблюдений
- 18 час
-19 .
-20 „
-21 „
-22 „
-23 .
- о .
- 0,5 „
Температура
поверхности !
песка !
51,1
41,5
35,5
31,6
28,8
26,4
24,8
23,9
Температура
воздуха на
высоте
3 см
40,8
57 см
39,7
38,6 38,3
35,0 j 35,6
31,0 ! 32,2
28,0 і 28,9
25,3 | 25,6
24,2 j 25,2
23,9
25,2
Абсолютная
влажность в мм
на высоте
3 см 57 см
4,2 j 5,3
4,0 1 4,9
3,9 | 4,8
4,2 | 4,6
4,3 < 4,6
4,3 j 4,7
4,2 1 4,5
4,6 '; 4,8
S «в 3
*- -» °
m ф CO
g ffl Wtr
5- л °
»o о
0,8
1Д
0,3
0,0
0,0 '
0,0
0,0
0,0
18 ч. 20 м. — 19 ч. .
19 - 20 час. . . .
20-21 „ ... . .
=21-22 „ ....
¦22-23 „ ....
3- 4 „ ....
4- 5 „ . . . .
•5-6
36,8
33,2
30,1
27,8
25,8
18,9
17,6
18,3
Наблюдения 3 —
34,6 34,6
33,0 : 33,2
30,8 ; 31,0
28,8
25,3
29,1
25,8
17,3 | 17,8
16,6 17,2
19,8
20,6
4 августа 1914 г.
4,9
5,2
5,2
5,3
5,4
5,7
5.7
5,6
5,8
5,7
5,6
5,6
5,9
6Д
6Д
5,7
2,2
1.8
0.4
0,2
0,0
0,0
0,0
0,2
Рассматривая произведенные данные, Б. П. Орлов пишет:
«в условиях очень слабого ветра или полного штиля при
падающей температуре поверхности песка наблюдалось
очень заметное иссушение воздуха, непосредственно
соприкасающегося с песком. Очевидно, что это явление можно было
обнаружить только в затишье, так как при ветре,
перемешивающем воздух, оно должно исчезать. Естественнее всего
связать это иссушение с возможным поглощением песком водяных
ларов из воздуха. Разность абсолютных влажностей на вы-

сот? 57 и 3 см была в пределах наблюдений наибольшей при:
наибольшем падении температуры поверхности песка.. Если
отнести эту разность на поглощение водяных паров атмосферы
песком, то окажется, что наибольшее поглощение соответствует
наибольшей скорости охлаждения поверхности». «У нас
нет данных для того, чтобы судить о количественной стороне-
процесса» и заключение по этому вопросу может «опираться
голько на косвенные соображения. Так, например: факт
отсутствия иссушения в верхнем двухметровом слое песка
барханной цепи (летом) говорит за то, что поглощение водяного-
пара из воздуха может оказаться одного порядка с испарением
пересушенной поверхности песка».
Изложенные наблюдения Б. П. Оулова помимо чисто
географического интереса (конденсация в песчаной пустыне)'
весьма демонстративны с методологической точки зрения.
В самом деле, если при конденсации водяной пар из
атмосферы переходит в почву, то не только почва обогащается
водой за счет пара атмосферы (наблюдения автора в Одессе,
наблюдения Н. П. Порывкина на реке Волхове), но и обратно
в атмосфере в прилегающих к почве слоях должно
наблюдаться уменьшение водяного пара. Исследования В. Я. Орлова
прекрасно иллюстрируют эту сторону явления.
В 1926 г. Jan Tomaszewski в Польше опубликовал работу
«Powstawanie i wlasnosci wody gruntowej w piaskach wyd-
mowych»x), где он описывает свои гидрологические
наблюдения и опыты в Астраханских песках в периоды с 1911 по-
1915 г. и с 1917 по 1921 г. «Были произведены
исследования, — пишет Томашевский, — над процессом конденсации
водяного пара в песках с целью количественного определения
интенсивности этого процесса и выяснения той роли, какую-
в водном балансе песков играет вода, происходящая от
конденсации водяного пара. Согласно Лебедева, количество воды,
происходящей от конденсации водяного пара в почве иод
Одессой, равно 68 мм в год; для юга Астраханской губернии автор-
нашел в верхних слоях песка конденсированной воды 79 мм-
в год по лизиметрическому методу и 90 мм по
непосредственным определениям колебаний влажности песка до глубины
150 см». «Если мы примем, — говорит Томашевский, — что
эти 79 мм остаются целиком в песке, то это количество
конденсированной воды будет немногим меньше количества воды,.
доставляемой ежегодно осадками и равного, по вычислениям
Ф. Штейнера, 84 мм (48% от всего количества осадков 176 мм
в данной местности)». «Особенно большой способностью кон-
1) «Образование и характер грунтовых вед в сыпучих песках». Memoires-
de L'Institut national Polonais d'Economie Furale a Pulawy. T. Ylli p. A. 1926.
46

деноации водяного пара отличаются бугры сыпучего песка,
в летнее время года», «Еще более резко обнаруживается
влияние процесса конденсации водяного пара на влажность
сыпучих песков в пустынях Туркестана, как об этом
свидетельствуют наблюдения Ф. Готчалка1). При полном отсутствии
осадков в летнее время сыпучие пески Ферганского округа
обнаруживают к концу лета определенное увеличение
осадков».
Выше нами было подчеркнуто, что мы будем
рассматривать вопрос о конденсации паров воды атмосферы в почве
в наименее благоприятных для этого процесса условиях, т.-е.-
при допущении, что в поверхностном слое почвы упругость-
шдяных паров в течение весны, лета и зимы будет
максимальная. И тем не менее нам удалось показать как наличность-
интересующего нас процесса в природе, так и
приблизительную возможную интенсивность его.
Но непосредственное обогащение почв парообразной водой
атмосферы не исчерпывается возможностью процесса
конденсации.
Давно уже известна способность сильно пересохших почв-
поглощать из атмосферы пары воды. Это свойство почв, или,
как принято называть, гигроскопическая способность почв,
изучалось рядом исследователей, но это изучение велось почти
исключительно с агрикультур-техиической и физиологиче- ¦
ской точек зрения. О гидрологической точки зрения этот
фактор почти не изучался, особенно с количественной стороны.
Как уже было показано выше, максимальная упругость
водяных паров в почве наблюдается лишь до тех пор, пока
влажность почвы больше, нежели ее наибольшая
гигроскопичность, С уменьшением влажности почвы ниже этого
предела относительная влажность почвенного воздуха становится
меньше 100%, причем 1) для одной и той же почвы при
равных температурах относительная влажность почвенного
воздуха тем меньше, чем суше почва, и 2) при одинаковой
влажности одной и той же почвы относительная влажность тем
больше, чем выше температура.
Пример, иллюстрирующий эти положения на почве
Одесского опытного поля, дает нам опыт 3-й.
Такие же результаты были получены раньше нас Шле-
зипгом2); Добенеком3) и А. В. Сперанским4), изучавшими
г) «Опыт закрепления песков Ферганской области». Сборник статей
по песчано-овражным работам, етербург. 1915.
2) Schlosing, Comptes rendus t. XuIX, p. 215.
3) Dobeneck, Wollny Forschungen. Bd. 15, p. 163.
4) Сперанский и Крашенинников «Гигроскопическая воді-
почвы и подземная роса». Журнал оп. агрон. 1907. Кн. III.
47

'гигроскопичность почв. Так как методы исследования у всех
у нас были различные, а результаты получились одни и те же,
то, не приводя больше собственных примеров, я иллюстрирую
интересующие нас положения примерами вышеуказанных
.авторов.
Шлезинг определял упругость паров воды в почве таким
образом: через трубку, наполненную почвой, при постоянной
температуре медленно пропускался воздух и в нем весовым
путем определялось количество водяного пара. Зависимость
относительной влажности почвенного воздуха от степени
влажности почвы весьма наглядно иллюстрируется следующими
данными Шлезинга:
йлажнпсть Относительная
влажно влажность почвен- Температура
почвы ного воздуха
4,64% / 96% 24,3
2,830/0 84% 24,3
2,14% 66% 24,3
1,53% 44% 24,5
0,82% 20% 24,3
Влияние температуры на относительную влажность
почвенного воздуха. Влажность почвы 1,53%.
Опыт Шлезинга.
Температура ..... 12,7 —16,7— 21,1 — 24,5 —29,5 —.34,3
Относительная влажн.
почвенного воздуха . 40 — 41 — 42 — 44 — 45—46
Сперанский определял относительную влажность в
почвенном воздухе по точке росы. В его опытах зависимость
относительной влажности почвенного воздуха от влажности
почвы выступает также весьма рельефно, как это видно,
например, из следующего опыта с черноземом Тульской губ.:
Влажность
почвы
Относительная
влажность почвен- Температура
ного воздуха
8,7% 93% 31,8
7,8% 92% ЗОД
7,0% 77% 31,0
5,8% 65% .31,0
4,3% 40% 30,2
Зависимость относительной влажности почвенного воз-
;:духа от температуры. Почва та же, что в предыдущем опыте,
.влажность 4.32%. (Из опытов Сперанского.)
Температура . . 25,4 — 28,4 — 30,2-^ 32,9 — 35,2 — 39,0 — 43,7
Относительная
влажность
почвенного воздуха 39 — 41 — 40 — 41 — 41 — 43 — 44 ,
48

Приведенных примеров достаточно, чтобы считать
установленным, что относительная влажность воздуха в сильно
пересохших почвах бывает меньше 100%, т.-е. что в таких
случаях упругость водяных паров в почве меньше
максимальной их упругости при данной температуре.
Это обстоятельство должно иметь серьезное значение
и процессе обогащения почв парообразной водой атмосферы.
Дело в том, что самый поверхностный слой почвы в
естественных условиях в течение весны, лета и осени часто имеет
влажность значительно более низкую, чем максимальная
гигроскопичность данной почвы. В таких случаях упругость
паров воды в поверхностном слое почвы может стать меньше
абсолютной влажности атмосферы при более высокой
температуре, чем это могло бы случиться, если бы влажность этого
слоя была бы больше максимальной гигроскопичности.
Следовательно, сильное пересыхание поверхностного слоя почвы
создает благоприятные условия для обогащения почвы
парообразной водой атмосферы, увеличивая как интенсивность
процесса, так и его продолжительность.
Конкретный пример сделает более наглядным только что
сказанное.
Положим, что мы имеем дело с почвой Одесского опытного
поля, максимальная гигроскопичность которой равна 5,62 %,
а влажность — 7%.
Допустим далее, что абсолютная влажность атмосферы
равна 11 мм и что поверхностный слой почвы охладился ночью
.до-14°. При таких условиях конденсация водяных паров
атмосферы в почве невозможна, так как максимальная упругость
водяного пара в почве (11,9) будет больше абсолютной
влажности атмосферы (11,0). Положим далее, что поверхностный
слой нашей почвы начал подсыхать.
Исследуем получающиеся соотношения для трех стадий
влажности: 5,43%—3,99% И 2.43%.
Для определения упругости водяного пара воспользуемся
.данными нашего опыта >?
з.
Влажность почвы 5,43%.
Температура Относительная Давление пара
н JF влажность в% а мм
10° С. U 8,6
17° С. 95 13,7
45° С. 99 70,4
70° С. 99 229,1
При уменьшении воды в почве до 3,99% упругость
водяного пара такова:
Почз. и груніозы? яоды 4 дЛ

TPMTPnarvm Относительная Давление пара.
температура влажяосгь в 0/о в мм
17° С. 81 11,0
. 5 . ' ¦ 35° С. 80 * 36,1
50° С. 92 84,8
05° С. 98 Ш,8
А при дальнейшем уменьшении воды в почве до 2.43%
получим следующую картину:
Тампрпятгпа Относительная Давление пара
іешература влаяшость в о/о в мм
10° С.
21е С.
45° С.
60° С.
№
41
51
57
3,5
7,6
36,5
85,0
Сравнивая теперь упругость водяного пара нашей сильно
пересохшей почвы (2,43%) с абсолютной влажностью
атмосферы (11,0 мм), мы получаем существенно иную картину:
уже яе только при 14° (минимальная температура почвы), но
даже при 21? упругость паров воды в почве (7.6 мм)
значительно меньше абсолютной влажности атмосферы (11.0 мм),.
следствием чего должно быть безусловное обогащение почвы
водой на счет парообразной воды атмосферы.
Итак, чем сильнее пересыхает поверхностный слой почвыг
тем благоприятнее создаются условия для обогащения почв
парообразной водой атмосферы.
Как велико значение этого процесса в общем балансе
почвенных и грунтовых вод? На этот вопрос нет ответа ни в
литературе, ни у меня. Для его решения яужяы систематические
довольно кропотливые наблюдения и опыты в естественной
обстановке, что наиболее доступно сел.-хоз. метеорологическим
станциям. Тем не менее имеющиеся данные позволяют
предполагать, что почвы получают значительные количества воды,
благодаря рассматриваемому процессу, особенно в районах
степей, полупустынь и пустынь. Поверхностный слой почвыу
нагреваясь в указанных районах до 60—70°. пересыхает весьма
сильно. Благодаря этому упругость водяных паров в этом слое
должна быть сравнительно невелика,, а при температуре
20—25° в огромном большинстве случаев можно предполагать
и наступление такого момента, когда абсолютная влажность
атмосферы становится больше упругости паров воды в
поверхностном слое почвы. С этого времени часов до 6—7 утра почва
обогащается водою на счет парообразной воды атмосферы,.
увеличивая свои водные запасы в процессе, с которым до
самых последних дней гидрологи совершенно не считались.
50

Чтобы иллюстрировать, как сильно пересыхает почва
в лессовых пустынях, приведу здесь данные с влажности почв
в Голодной Степи (Туркестан) 2).
Влажность почвы в °/і
Как показывает таблица, с 17/V по ю/Хі почва Голодной
Степи при почтя полном бездожьи пересохла в верхнем слое
чрезвычайно сильно. Гигроскопичность почвы по данным
опытного поля Голодная Степь — 2,5% 2). Ясно, что при
влажности в 0,6—0,9% поверхностный слой почвы должен
иметь при невысоких температурах вечера, ночи и утра
сравнительно низкую упругость водяных паров, что неминуемо
приведет к обогащению этого слоя водою на счет парообразной
воды атмосферы.
Мы рассмотрели два случая обогащения почв
парообразной водой атмосферы: 1) поглощение воды в силу так
называемой гигроскопической способности почв и 2) конденсацию
водяных паров атмосферы в почве. По причинам, изложенным
ниже (гл. IV). я называю первый процесс, молекулярной
конденсацией, второй — термической
конденсацией. По существу оба эти процесса одинаковы, так как
они обусловливаются ^одной и той же причиной — большей
величиной упругости пара в атмосфере, нежели в
поверхностном слое почвы. Согласно изложенному эти два процесса
дополняют друг друга, и там, где кончается один, начинается
другой. Если почва очень пересохла в самом незначительном
по мощности поверхностном слое, то происходит поглощение'
*) Отчет о деятельности опытного хлопкового поля Голодная Степь
Самаркандской области в 1910 г. М. M. Б у шу ?в.
-) К сожалению, из отчета не видно — максимальная ли это
гигроскопичность.
4*
51

парообразной воды атмосферы, благодаря молекулярной
конденсации, если же почва увлажнена, то тот же процесс
осуществляется путем конденсации термической (см. стр. 7Г>).
ГЛАВА III.
ПЕРЕДВИЖЕНИЕ ВОДЫ В ПОЧВАХ И ГРУНТАХ.
Изучение законов движения почвенных и грунтовых вод
должно составлять одну из интереснейших" глав гидрологии.
Здесь гидрология найдет ответы на многие свои вопросы, здесь
легче всего познать и те силы, которыми определяются и
регулируются многие гидрологические явления. Говоря о пер е-
движении воды, мы почти предрешаем вопрос о
постановке и направлении исследований в том смысле, что н е-
обходимо изучать условия равновесия воды
в почвах и грунтах.
Изучение условий равновесия несомненно создаст тот
фундамент, на котором уже легко будет построить исследование
тех или иных гидрологических явлений. В сказанном легко
убедиться, если мы вспомним, что силы природы обычно только
и познаются в моменты нарушения установившихся
равновесий.
Изучив в опытах условия равновесия воды в почве в
простейших случаях, установив факторы, нарушающие то или
иное равновесие, гидрология сделает несомненно серьезный
шаг вперед, так как тогда в основу познаний гидрологических
процессов будут положены не только наблюдения, но и
прочные физико-химические основания.
Передвижение воды в почвах и труятах — яаление очень
сложное, обусловливаемое многими качественно-различными
факторами. Успех изучения этого явления несомненно будет
определяться тем. насколько полно удастся изолировать
каждый из таких факторов в отдельности.
Рассмотрим теперь некоторые изученные нами случаи
передвижения воды в почвах и грунтах.
А. Передвижение воды в парообразной форме.
Передвижение воды в виде пара является самой общей
формой передвижения воды в почвах и грунтах: В природе,
вероятно, не бывает условий, когда бы воды почв и грунтов
не передвигались в этом состоянии.
В основе интересующего нас в настоящий момент явления
лежит упругость водяных паров в почвах и грунтах.
Парообразная вода должна передвигаться из мест с большей
упругостью пара в места с меньшей упругостью пара. Величина
52

упругости водяных паров в почвах и грунтах определяется
целым рядом условий, как температура и влажность почвы,
концентрация почвенных растворов, поверхностное натяжение,
механический состав почв и т. д.
Более или менее полное изучение зависимости величины
упругости водяных паров почв и грунтов от только что
перечисленных факторов — дело будущего, мы же рассмотрим
лишь простейшие изученные нами случаи.
СЛУЧАЙ 1.
Почва имеет влажность большую, чем максимальная ее
гигроскопичность; температура различных слоев почвы не
одинакова.
В этом случае вода в парообразной форме должна
передвигаться из слоев, имеющих большую температуру, в слои
с меньшей температурой. В самом деле, согласно
установленному выше положению, упругость паров воды в почвах,
имеющих влажность большую, чем максимальная их
гигроскопичность, равна максимальной упругости водяных паров при той
же температуре. Допустим теперь, что один слой нашей почвы
имеет температуру 20°, а другой 45°, тогда упругость водяных
паров в первом случае равна 17,4 мм, а во втором — 71,4 мм.
Следствием такого рода соотношений должно быть
передвижение воды в парообразной форме #з более теплого в более
холодный слой почвы. В природе этот случай чаще всего
осуществляется в верхних слоях почвы весной и летом после дождей.
СЛУЧАЙ 2.
Температура почвенных слоев одинакова; влажность
одного слоя больше, а влажность другого слоя меньше
максимальной гигроскопичности данной почвы. В этом случае вода
в парообразной форме должна передвигаться из более влажного
слоя в менее влажный слой.
В самом деле, пригодной и той же температуре' в более
влажном слое почвы упругость водяного пара будет
максимальной, тогда ікак в менее влажном слое она будет меньше
этой величины. Ясно, что передвижение парообразной воды
должно происходить б этом случае из более влажного слоя
в менее влажный слой. Конкретный пример более наглядно
пояснит сказанное. Допустим, что мы имеем почву Одесского
опытного поля, максимальная гигроскопичность которой
равна 5,62%. Допустим, что верхний слой этой почвы
пересох настолько, что влажность его равна 2.43%, тогда как.
нижний слой имеет влажность 6.0%. При таких условиях, если
Ъэчва, напр., имеет температуру 21°, упругость пара в более
влажном слое будет равна 18,5 мм (максимальная при 21°).
54

тогда как в пересохшем слое при той же температуре упругость
эодяных паров будет равна всего лишь 7,6 мм (см. опыт 3-й).
Очевидно, что в таких условиях парообразное передвижение
воды должно происходить из более влажного слоя почвы в
более сухой слой. В справедливости сказанного легко убедиться
и непосредственным опытом. Опыт производится таким
образом: в нижнюю медную чашечку А (см. рис. 4) насыпается я
по возможности плотно сжимается почва, имеющая влажность
меньшую, чем максимальная гигроскопичность данной почвы.
В верхнюю чашечку В т&ким же образом насыпается более
влажная почва. Чашечки А и В взвешиваются, причем перед
Рис. 4.
взвешиванием избыток земли над краями чашечек срезается
большим ровным ножом так, чтобы поверхность земли была
на одном уровне с краями чашечек. После взвешивания
(которое следует производить дважды, чтобы при втором
взвешивании отсчет можно было сделать быстро), чашечка В
накладывается на чашечку А таким образом, чтобы слой 'земли
в чашечке В был бы над слоем земли в чашечке А. При этом
края чашечек А и В прилегают друг, к другу п?
непосредственно, а разделены хорошо подогнанным к ним медным
колечком С, высота которого равна 0,5 мм. Таким образом
поверхность влажной почвы отделена от поверхности сухой
почвы 0,5 мм слоем воздуха. Чтобы исключить возможность
передвижения жидкой воды из чашечки В в чашечку А.
колечко С делается несколько шире (2 -мм), чем стенки чашечек
А и В (1 мм), и парафинируется, а для того, чтобы частички
земли не приставали к колечку С, на-последнее сверху и снизу
54/

¦накладываются колечки из вощеной оумаги ) (чашечки А и В
взвешиваются вместе с этими колечками). Собранный таким
образом прибор зажимается в зажим D, стыки между краями
чашечек А, В и колечком С закрываются резиновым
кольцом Е и покрываются парафином Р. чтобы по возможности
исключить обмен воды между атмосферой и исследуемой
почвой. Несколько таких приборов помещаются в общий
стеклянный сосуд, погружаемый в большой водяной
термостат, вода которого беспрерывно энергично приводится в
движение механической мешалкой.
Как пример, приведу результаты одного из опытов,
продолжавшегося 10 дней при t 22,4°.
Опыт 5.
1) Л ? ее:
Максимальная гигроскопичность .....-, 7.92%
Влажность почвы в чашечке В 12,57%
* - * "А 5,41%
Вес чашечек:
В А
До опыта 104,271 33,543
После опыта 103,436 93,287
Воды передвинулось ... — 0,835 -f- 0,744
2) Чернозем, горизонт А:
Максимальная гигроскопичность ...... 5,12%
Влажность почвы в чашечке Б 9,08%
щ -» п -* А ...... . 3,4:1'/()
' :" В е с ч а ш е ч е к:
В А
Но опыта 100,345 92,473
После опыта ........ 99,24 93.24<*
8оды передвинулось. . . - — 1,031 -j- 0,176
3) П о д з о л:
'Максимальная гигроскопичность .... . ЗД8%
Влажность почвы в чашечке В Н.31%
„ .„ . А 2,07%
Вес чашечек:
В "А
До опита ............. 1Ю..Ш «7,741
После опыта . . •¦ 5,135 88л<;04
Воды передвинулось . . . — 1,264 -j- 0,053
;Эти опыты вполне подтверждают вышеприведенные
соображения. Отметим сейчас же. что во всех случаях убыль воды
:1) На рисунке не показаны.

в чашечке В больше, чем прибыль в чашечке А, что
объясняется, повидимому, жизнедеятельностью микроорганизмов и
лотерей С02, образующейся в процессе дыхания. В некоторых
случаях удается даже наблюдать развитие мицелия в
пространстве между чашечками А и В.
СЛУЧАЙ з.
Почва пересохла настолько сильно, что влажность ее во»
всех слоях меньше максимальной гигроскопичности, причем
влажность одних слоев больше влажности других.
Температура всех слоев почвы одинакова.
В этих случаях вода передвигается в парообразной форме-
из более влажных слоев в слои с меньшей влажностью.
Выше было уже показано, что, если почва имеет
влажность меньшую, чем максимальная ее гигроскопичность, то
упругость паров в ней тем больше, чем влажнее почва (при
одной и той же t). Только что сказанное вполне разъясняет
нам 3-й случай. Конкретный пример пояснит это. Допустим,.
что соприкасаются два слоя почвы Одесского опытного поля.
причем один из них имеет влажность 5,43%, а другой 2,43%.
при t 45° С. Тогда, согласно изложенному на стр. 49,
упругость паров воды в более 'влажном слое будет равна 70,4 мм,
а в слое менее влажном 36,5 мм. Очевидно, что вода должна*
передвигаться из более влажного слоя в слой менее влажный..
Докажем это экспериментально.
В стеклянную пробирку диаметром около 2 см насыпается
почва и по возможности уплотняется; для более равномерного-
уплотнения следует почву насыпать слоями не более: 2 см:.
Нижняя половина пробирки наполняется более' влажной
почвой, верхняя половина — более сухой почвой, причем
мощность этих слоев равна приблизительно 5 см. Почва просеяна
через 2 сита и для опыта берется фракция, диаметр зерен
которой равен 0.5—0,75 мм. Одновременно с наполнением
пробирок берутся пробы для определения влажности: нояв'ьг до>
опыта. Для одного опыта следует брать не менее 10 пробирок,. ¦
чтобы получить более или менее надежную среднюю величину
влажности почвы, так как обычно влажность даже
искусственно приготовленной почвы значительно колеблется. Число
пробирок и почвенных проб должно быть тем больше, чем"
менее влияние того или иного фактора в изучаемом процессе г)7.
так как с уваличением числа проб увеличивается и точность-
средней влажности. Чтобы почва не теряла воды в атмосферу,.
в пробирки закрывались плотными ватными пробками, которые-
'заливались сверху парафином (см. рис. 9-а). Между ватной
г) А. Л ? о н т о в и ч. «Элементарное пособие к нрименени» методов;
Гаусса и Пирсона при оценке ошибок в статистике и биологии*.
56

пробкой и землей оставлялось небольшое свободное
пространство, а в парафине иголкой делалось отверстие, чтобы
уравнять давление в пробирке и в атмосфере. В особом сосуде
пробирки" помещались в водяной термостат. В конце опыта
пробирки разрезались на границе 2 зон почвы и пробы для
определения влажности брались на расстоянии от 0.5 ел до
1,5 см от упомянутой границы зон.
Опыт б.
Максимальная гигроскопичность черноземаt 7.69%. Трм-
пераіура термостата 29,3% С. Продолжительность отіьпа
10 дней.
ш«
пробирок
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Среднее .
Влажность почвы
Нижш
До
опыта
6,74
6,52
6,83
6,47
6,44
<J,35
6,63
6,72
6,81
6,41
6,22
6,71 '
6,50
6,45
6,54
6,56
ія зона
После
опыта
5,54
5,62
5,47
5,21
5,34
0,61
5,40
5 31
5,47
5,11
/ 5,07
5,21
5,37
5,22
5.42
5,36
R О/О/
в /о/о-
Верхняя зона
До
опыта
2,94
2,87
ЗД1
3,11
3,02
2,91
2,84
2,99
3,17
3,22
2,80
2,99
ЗД4
3,03
2,85
3,00
После
опыта
4,23
4Д5
4,29
4Д7
3,98
3,99
4,11
4Д4
4 31
4.44
4,01
4Д2
4,23
3,95
3,97
4,14
Опыт показывает, что действительно более сырая зона по
теряла в среднем 1 20% воды, тогда как, более сухая зона при-
обрела 1.14%.
Однако быто бы ошибкой считать вышеприведенный опыт
доказывающим постам генный на его разрешение вопрос Дела
5Т

:з том, что описанная постановка опыта не исключает
возможности передвижения воды в иных формах, кап например в виде
т. н/пленочной -воды 1). Поэтому необходимо модифицировать
опыт таким образом, чтобы исключить возможность
передвижения воды во всякого рода иных формах, кроме передвижения
в - парообразной форме. Это достигалось таким образом, что
пробирка внутри парафинировалась, а между двумя зонами
исследуемой почвы ставилась прокладка из 3 рядов
металлической парафинированной сетки.' Сетка бралась та же самая.
'через которур почва отсевалась, т.-е. имела отверстия D,5 мм
в сечении (квадрат). Сетки аккуратно вырезывались по диа-
-метру пробирок с таким расчетом, чтобы диаметр' сетки был
на 0,5—1,0 мм больше внутреннего диаметра пробирок. По
наполнении пробирки более влажной почвой, в пробирку
вводились сетки, которые осторожно доводились до почвы и затем
плотно к ней прижимались палочкой, имевшей диаметр чуть-
чуть меньший, чем внутренний диаметр пробирки. Затем
сверху насыпалось около 2 см более сухой почвы и она плотно
^сжималась, чтобы по возможности сблизить сетки и уменьшить
расстояние между сухой и сырой зонами почвы. Наблюдения
показали, что более сухой и менее сухой слои почвы удается
действительно разъединить друг от друга сегка^и. так как
между сетками первой и второй, с одной стороны, и второй и
третьей — с другой почти никогда не было обнаружено
почвенных частиц. Толщина трех сеток не превышала 0,5 мм.
В остальном опыт ничем не отличался от опыта № 6.
Опыт 7.
№№
проб
1
о
S
4
Влажность почвы в %%.
Д о опыта
Верхняя ' Нижняя
зона | зона
1.78
2Л2
* 5,17
¦5,05
2,00 | 4М
2,25
5,28
И
В?рхн;
Б?з
прокладки
2,72
2,98
2,99
'3,05
осле
г я зона
С
прокладкой
2,7f>
2,93
2,89
2,95
0 II Ы
Ниткнз
Без
прокладки
3,68
3,65
3,75
3/J2
т а
\я зоаа.
С
прокладкой
3,оо
3,70
3,67
¦ 3,58
:) Этот термин введен Rene d'Andrimont/ом. Поскольку можно судить
о выводах этого автора по изложению К. Д. Глинки (Почвоведение 1915 г.),
я понимаю под пленочной водой иную категорию влаги, чем R. d'Andrhnont,
.а именно — влажность в пределах между максимальной гигроскопичностью
и максимальной молекулярной вяаго?мкостью (ем. ниже).
58

№№
проб.
5
6
1
.8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
1»
20
Среднее
До опыта
Верхняя \- Нижняя
зона і.: зона
і
!
2,43 | . 4,60
• 2,32 і " 4,82
1Д6 ] *Д0
2,00 ! 5,02
2,00 1 4,73
2Д4 ; 4,95
1,96 | 4,99
2,00 1 5Д4
2,14 5,00
2,41 4,70
2.08 ; 4,83
1,85 4,69
2,09 5,01
2,10,. 4,85
1,90 5,04
2,31 ¦ .4М
2,08 | 4,03
П
0 С Л ft
Верхняя зона
Без '. \ С про-,
прокладки ; кладкой
2,98
2,70
2,80
3,10 .
2,8G
3,04
2,63
3,14
2,93
3,09
3,04
2,81
2,72
2,90
2,93
2,9о
2,92 ^
. ¦
2,72
2,69
2.96
. ЗД.8-»-.
2,92
3,00
2.84
2,88
2,97
2,99
2,86
2.93
2,95
2,87
2,99
2,93
0 П Ы
Нижня
Без
прокладки
о,о8
3,76
3,41
3,54
3,80 ¦
3,55
3,61
3,68 .
3.61
3:65
3,62
3?о
3,52
3,45
3,56
3,50
3,00
т а
я зона
С
прокладкой
3,45
•" 3,70
3,83
3,59 -
3,64
3,67
3.50
3,80
3,69
3,55
3,71
3,48
3,57
3,66
3,45
3,60
3,63
Этот опыт с несомненностью убеждает нас в. том. что,
если разные слои одной и той- же почвы при одной и той же t
имеют влажность меньшую, ,чем максимальная
гигроскопичность данной почвы, то вода передвигается в парообразной
форме ш более влажного слоя в слой менее влажный. В нашем
опыте, независимо от присутствия или отсутствия прокладки,
влажность сухой зоны увеличилась' в среднем с 2,03%
до 2,93%, т.-е. на 0,85%/догда как влажность менее сухой
зоны уменьшилась с 4,93% до 3,63%, т.-е. на 1,3%. Так как
три ряда парафинированной сетки вполне нарушают связь
между частицами двух зон нашей почвы, то наблюдаемое
передвижение воды можно объяснить только
передвижением ее в парообразной форме, что совершенно согласуется
с теми заключениями, к которым мы пришли на
основании изучения, упругости водяных паров в сильно пересохших
почвах.
59

СЛУЧАЙ 4.
Соприкасаются два слоя почвы, причем один из них имеет
влажность больше максимальной гигроскопичности, а
влажность другого меньше максимальной: гигроскопичности данной
почвы. Здесь передвижение парообразной воды будет
определяться термическими условиями:
а) Бели температура обоих слоев одинакова, то мы имеем
условия, уже рассмотренные нами в случае 2-м.
б) Температура сухого слоя больше температуры влажного
слоя. При таком условии возможны три случая: 1) или
водяной пар будет передвигаться из более сухого слоя в слой более
влажный, или 2) водяной нар будет передвигаться из влажного
слоя в слой более сухой, или же 3) будет наблюдаться
равновесие паров воды в обоих слоях почвы, причем передвижение
воды в парообразной форме из одного слоя почвы в другой не
должно иметь места.
Рассмотрим на конкретном примере условия б—і).
Положим, что один слой почвы Одесского опытного поля имеет
влажность 9%, а влажность другого равна 3,99% (при
максимальной гигроскопичности — 5,62%). Вели сухой слой имеет
t—35°, то, согласно изложенному на стр. 49. упругость
водяного пара в нем равна 36,1 мм. Влажный слой может иметь
упругость водяного пара равную 36,1 мм только при 32,3°
(максимальная упругость паров воды при 32.3°) и,
следовательно, при всякой иной более низкой температуре влажного
слоя должно происходить передвижение воды в парообразной
форме из более сухого слоя в слой более влажный.
в) Температура влажного слоя больше температуры сухого
слоя. Очевидно, что передвижение парообразной воды в этом
случае должно происходить из влажного слоя почвы в сухой
слой.
Условия, рассмотренные в 4-м случае, в природе обычно
наблюдаются в летние месяцы, котда верхний слой почвы
сильно пересыхает, причем температура этого слоя испытывает
наиболее резкие колебания.
; случай 5.
Выше нами было установлено правило, что при
влажности почвы, равной максимальной ее гигроскопичности,
относительная влажность почвенного воздуха равна 100%, т.-е. что
упругость водяных паров в почве при указанной влажности
почвы равна максимальной упругости водяного пара при
данной температуре.
60

Однако это правило, как и многие законы природы вообще.
«ледует, повидимому, понимать как первое приближение
к истине.
Прежде всего необходимо принять во внимание, что
рассматриваемое нами положение установлено лишь с известной
точностью, определяемой точностью измерения относительной
влажности волосяными гигрографами 3). Я полагаю, однако,
что точность нашего правила значительно выше точности
показаний волосяных гигрометров вообще, так как наше правило
формулирует изучаемое явление (зависимость относительной
влажности почвенного воздуха от влажности почвы) в пределе.
В этом легко убедиться, если принять во внимание, что
показания волосяного гигрометра в почве, влажность которой
меньше максимальной гигроскопичности, изменяются весьма
резко и вполне определенно в зависимости от степени
влажности почвы, тогда как в почве, имеющей влажность большую,
чем -максимальная ее гигроскопичность, показания того же
прибора остаются совершенно неизменными, несмотря на
весьма сильные изменения степени влажности (см. опыт 2).
"Тем не менее, если даже допустить, что наше правило в
пределе совершенно точно формулирует интересующее нас
явление, мы все же должны иметь в виду, что это правило скорее
будет относиться к идеальным условиям, чем к тем
действительным условиям, которые обычно встречаются в природе.
Можно предполагать, что первым обстоятельством, вероятно,
наиболее сильно влияющим на изменение идеальных условий,
будет концентрация растворимых веществ в почвенном,
растворе. Если допустить 2), что и в почве имеет место закон
van't Hoff — Raoult'a, согласно которому упругость пара
растворителя понижается при растворении в ятем постороннего
.вещества, то представляется весьма вероятным, что упругость
водяного пара в почве, влажность которой больше ее
максимальной гигроокопичности, будет тем больше, чем влажнее
почва.
Второе обстоятельство, которое необходимо иметь в виду
•при анализе интересующих нас явлений, — это то, что в почве
вода имеет как, бы ячеистую структуру с огромной
поверхностью вогнутых и выпуклых менисков. В настоящее время
*) Хотя, вообще говоря, точность волосяных гигрографов н? велика
•и требуется частая калибровка этих приборов, тем не менее на результатах
•наших опытов это обстоятельство не могло отразиться неблагоприятно, так
*как перед каждым наблюдением волосок гигрографа помещался в атмосферу
насыщенного пара и точно определялось положение стрелки прибора,
соответствующее 100% относительной влажности.
2) Однако такое допущение и? предопределяется данной теоремой,
которая теоретически выведена и экспериментально доказана только для
шормальных жидкостей, а не для находящихся в адсорбированном состоянии.
61

мы не имеем возможности предвидеть, как такое состояние
почвенной влаги может отразиться на упругости водяных
паров в почвенном воздухе при различной влажности почвы.
Наконец, упругость водяных паров почвенного воздуха должна
изменяться и в связи с изменениями поверхностного
натяжения почвенного раствора.
К сожалению, физика молекулярных сил разработана до
настоящего времени еще чрезвычайно слабо и гидрология
должна будет -самостоятельно углубить эту отрасль наших
знаний, так как разрешение многих основных проблем ее
немыслимо без предварительного основательного изучения
целого ряда явлений из области молекулярной физики.
Исследования в этом направлении могут дать ценные данные и для
почвоведения, разъяснив многие стороны вопроса о
передвижении солей в почве и о формировании почвенных горизонтов.
С методологической стропы решение только что
затронутых вопросов должно представить значительные трудности, так
кш можно предвидеть, что изменения упругости водяных
паров в почве в зависимости от только что отмеченных
факторов должны быть крайне незначительны и потому едва ли
могут быть учитываемы непосредственно тем или иным
приемом. Но изучение передвижения воды в парообразной
форме "может оказать и здесь нам некоторую услугу;
ориентируя нас хотя бы в самых общих положениях. Дело в том, что
несмотря, быть может, на ничтожную разность упругостей
пара в двух слоях почвы, обусловливаемую вышеуказанными
факторами (различная влажность, различный состав солей
почвенного раствора и т. п.), количество воды,
передвигающейся в парообразной форме из слоя в слой, может достигать
значительных, легко определяемых величин. Такую
возможность легко допустить, если принять во внимание огромную
величину общей поверхности частиц почвы1). Так как
количество воды, передвигающейся из одного слоя почвы в другой,
должно быть пропорционально: 1) разности давления водяного
пара в этих слойх почвы и 2) величине конденсирувйцей
поверхности, то легко представить, что при огромной величине
внутренней поверхности почвы, даже при ничтожной разности
давлений пара, могут передвинуться значительные количества
почвенной влага.
Непосредственный опыт убеждает нас как, в
существовании интересующего нас процесса, так и в примерной
интенсивности его. Опыт ставится совершенно так же. как это
описано в опыте 5.
х) A. Mitscherlich. «Untersuchungen tiber die physikalischen Boden-
eigens^haften». LandwirtschalUiche Jahrtriicher. Bd. XXX. 190Л. H. 3. ¦
62

Почва — чернозем с максимальной гигроскопичностью'
7,01% (среднее из 6,65—7,01—7;36).
Температура опыта 32,3° С.
Результаты опыта приведены в следующей таблице:
Опыт &.
Повторение опыта
Чашечки А с более
сухой, чашечки Б с
более влажной почвой
А
В
В.
А
В
В
Влажность почвы в%
Вес чашечки і Д° опь1та
с почвой в г | П0СЛе я
Передвинулось воды
в г
Вес сухой почвы в
чашечке
Передвинулось воды
в % к сухому весу
почвы
Продолжительность
опыта
10,35
94,12
94,38
-0,26
18,21
105,95
105,51
— 0.44
70 час.
10,74
96.69
97,14
-ИД5
48.3
16,89
105,74
105,07
— 0,6"
0,93 |
I
і
142 час.
11,03
96,37
98,81,
+ 0,44
4S.5
17:36
107,92
107,23
- 0.69
ОЛЯ —
142 час
11,28
94,35
94,52
-ОД7
17,63-
105,40
105,16.
-0,24^
70 час.
Подобные же результаты получились и в следующем
опыте, отличавшемся от предыдущего только тем. что кольцо,
разделяющее чашечки А и В, имело высоту не 0,5 ммг
а 1—2 и 4 .ил.
Опыт 9.
Продолжительность опыта 142 часа
Повторение опыта
Чашечка
Влажность почвы в % .
Передвинулось воды в і
9
А
11,13-
-г 0,48
1
В
17,87
— 0,57
1
»2
А I В
!
11,00
+ одз
• *
18,04
— 0,52
1
3
А 1 В.
10,97
4-0-27
18,30*
— 0,34
4
03

Опыт показывает таким образом, что если два слоя почвы
.имеют влажность большую, чем максимальная
гигроскопичность почвы, то при одной и той же температуре упругость
водяных паров в почве тем больше, чем больше влажность
данной почвы.
Этот вывод подтверждается также и опытами 10. 11
и 12. изложенными в следующей главе.
В природе, вероятно, никогда не встречаются условия,
рассмотренные нами в 5-м случае настоящей главы, и с этой
стороны только что приведенные опыты не представляют и,
вероятно, не представят в будущем какого-либо интереса.
Но с методологической стороны эти опыты чрезвычайно
важны и, не имея их в виду, можно впасть в очень
грубые ошибки при изучении передвижения воды в почвах.
В следующей главе мы убедимся в этом на конкретных
примерах.
Б. Передвижение воды под влиянием молекулярных сил.
Одной из характернейших особенностей почв и грунтов
является весьма сильное развитие их внутренней поверхности,
т.-е. поверхности: почвенных частиц, что обусловливает в свою
очередь колоссальное развитие в почве поверхностных сил.
В жизни почвенных и грунтовых вод эти силы играют
важнейшую роль и изучение их заслуживает со стороны гидрологии
самого глубокого внимания.
При решении вопроса о передвижении воды под влиянием
молекулярных сил опыты должны быть организованы таким
образом, чтобы мы имели возможность исключить как
передвижение воды в парообразной форме, так и передвижение
воды под влиянием силы тяжести. Только что указанное
требование, принимая во внимание изложенное в предыдущей
главе, чрезвычайно важно и обязательно с методологической
точки зрения. Мы видели, что вода в форме пара весьма легко
передвигается в почве и потому, при изучении других способов
передвижения воды в почве, с этим обстоятельством
необходимо всегда самым серьезным образом считаться и по
возможности тем или иным приемом учитывать или исключать те
изменения влажности, которые происходят под влиянием
парообразно передвигающейся воды. Имея в виду только что
сказанное, опыты ставились следующим образом. В большие
пробирки (длина около 15 см, диаметр около 2 см), стенки
которых были парафинированы, насыпалась почва и по
возможности однородно уплотнялась. Нижняя половина про-
(бирки наполнялась влажной почвой, верхняя половина —
Ы

менее влажной почвой. Высота каждого слоя 5 см. Одна
половина пробирок заряжалась так, что сухой слой
непосредственно прилетал к влажному слою, в другой же
половине пробирок между влажным и сухим слоями
прокладывались три ряда парафиновых сеток *). Влажность
более сырого слоя почвы не превышала 17%, что для
наших почв должно быть близко к предельной влажности,
находящейся под действием молекулярных сил (см.
опыт 28).
Опыт 10.
Температура 32,3°. Продолжительность опыта 20 суток.
Максимальная гигроскопичность ш>чвы — 8,97% (садовая
земля).
Влажность почвы в %%.
№№
проб
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Среднее
Д о о
Сухая зона
11,55
11,25
11,45
11,37
11,32
11.15
11,26
11,11
11,66
11,60
1 11,57
11,70
11,33
11,67
11,47
11,43
п ы т а
Сырая зона
17,06
17,00
16,09
16,23
16,44
17,18
16,80 .
16,32
16,50
16,74
16,83
16,57
16,24
16,61
16,83
16.63
После опы
С прокладкой 3 рядов
сетки
Сухая зона Сырая зона
12,62
12,58
12,61
12,61
12,60
12.25
12,62
12,78
12,26
12,86
12,73
12,41
12,63
12,60
12,45
12,57
15,44
15,40
14,83
15,39
15,54
15,45
15,76
15,19
15,08
15,61
15,52
15,27
15,01
15,54
15,50
15,37
т а
Без
прокладки
Сухая зона
13,90
14,11
13,71
13,80
13,58
13,96
13,76
13,88
13,82
13,86
13,97
13,74
13,89
13,58
13,84
13,83
1) Подробнее об условиях опыта см. оаыт 6L
Почв, и гружтовые воды 5 05

Этот опыт показывает, что в то время как влажность
сухой зоны увеличилась в пробирках без прокладки в
среднем на 2,40%, в пробирках о прокладками это увеличение
равно всего лишь 1,14%. Увеличение влажности сухой зоны
в пробирках с прокладками обязано передвижению воды
в парообразной форме. Предположив, что в пробирках без
прокладок энергия передвижения воды в парообразной форме
будет такова же, как и в пробирках с прокладками, мы найдем,
ічто под влиянием молекулярных сил передвинулось не
менее 1,26% ВОДЫ.
Такие же результаты получились и в следующем опыте.
Опыт П.
Температура 30,1°. Продолжительность опыта — 16 суток,
^шкскмальная гигроскопичность —¦ 8,97%.
Влажность почвы в %%.
>fe№
проб
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Среднвэ .
Д о о
Сухая зона
сверху
10,90
10,87
11,01
10,97
10,77
10,29
10,91
10,63
10,83
10,90
10,81
и ы т а
Сырая зона
снизу
16,07
16,53
16,74
16,00
16,29
16,40
16,79
16.94
16,63
15,90
16,33
После
опыта
Сухая зона сверху
Без
прокладки
14,03
13,59
12,80
13,56
12,90
13,37
13,74
13,19
13,65
13,41
13,42
С прркладкой
3 рядов сетки
12,79
12,36
12,75
12,85
11,90
12,44
12,57
11,88
12,14
12,41
12,41
В этом опыте в пробирках без прокладок вода
передвинулась из сырой зоны снизу в сухую золу сверху в среднем
в количестве 2,61%, тогда как в пробирках с прокладкой —
всего лишь 1,60%. Так как передвижение воды под влиянием
силы тяжести здесь исключено, то мы вправе предположить,
что разность в энергии передвижения воды в пробирках с
пробе

кладкой и в пробирках без прокладка, равная 1,01%,
приходится на счет воды, передвинувшейся дод влиянием
молекулярных сил.
Таким образом на основании опытов 11 и 10 мы
приходим к заключению, что вода может передвигаться в почве н?
только в парообразной форме, но н под влиянием
молекулярных сил. Такой же результат дает и следующий опыт.
Опыт 12.
Температура 30,0°. Продолжительность опыта — 10 дней.
Максимальная гигроскопичность почвы 8,97%.
Влажность почвы в %%¦
№№
проб
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Среднее
Б
ез прокладки
Нижня сырая
зона
До
опыта
17,29
17,17
17,38
17,10
17,40
17,13
17,46
17,06
17.29
17,00
17,23
После
опыта
16,09
15,79
16,32
16,01
16,38
15,32
15,63
16,09
15,79
16,00
15,94
Верхняя сухая
зона
До
опыта
12,85
13,10
12,80
12,52
13,14
12,80
12,57
12,76
13,09
12,90
12,85
После
опыта
13,38
13,68
13,93
13,76
13,92
13,30
13,34
14,03
13ДЗ
13,54
13,62
С прокладкой
Нижняя сырая
зона
До
опыта
17,20
17,00
17,63
17,15
17,49
17,45
17,13
17,01
17,20
17,00
17,22
После
опыта
16,24
16,41
16,66
16,43
16,00
16,05
16,04
16,43
15,73
16,42
16,24
3 рядов
сетки
Верхняя сухая
зона
До
опыта
13,00
13,18
12,80
12,60
12,82
12,77
12,62
12,13
13,00
12,88
12/78
После
опыта
13,27
13,35
13,27
13,58
13,19
13,12
12,89
13,53
12,38
13,35
13,19
В этом опыте передвинулось воды в пробирках:
без прокладок с прокладками
по прибыли воды в сухой зоне . . . . * 0,77% 0,41%
. убыли „ „ сырой „ 1,29% . . 0,98%
Опыт 13.
Температура 30,4°. Продолжительность опыта — 19 дней.
Максимальная гигроскопичность — 8,97%. -
5* 67

Влажность почвы в %%.
II1
№№
проб
1
а
3
4
5
6
7
8
9
10
Среднее
Вез пр(
Нижняя сырая
зона
До
опыта
10,92
10,96
11,0в
11,28 .
10,97
10,91
10,81
10,96
10,73
После
опыта
10,31
9,65
9,69
9,88
9,95
10,19
9,89
10,25
9,44
11,16 19,25 1
10,97
9,95
ж л а д к и
Верхняя сухая
зона
До
опыта
9,03
8,79
8,84
8,87
8.53
8,67
8,54
8,70
8,88
8,46 1
8,73
После
опыта
9,49
9,18
8,82
9,36
9,23
9,11
9,07
8,95
9,23
9.03
9,15
С прокладкой
Нижняя сырая
зона
До
опыта
10,93
10,96
11,07
11,07
10,98
10,89
10,91
10,77
10,92
После
опыта
10,41
10,03
10,11
9,81
10,29
10,00
10,00
10,11
10,04
10,90 10,33
10,94
10,11
3 рядов
сетки
Верхняя сухая
зона
До
опыта
9,06
9,03
9,02
8,78
8,55
8,61
8,67
8,97
8,99
8,65
8,83
После
опыта
8,87
9,45
9,21
9,16
9,34
9,20
9,30
9,42
8,86
9,32
9,21
В этом опыте передвинулось воды в пробирках:
без прокладки с прокладкой
по прибыли воды в сухой зоне . . - 0,42% 0,38%
„ убыли я „ сырой , . . . 1,02% 0,83%
Сравнивая результаты последнего опыта 13 с опытами
10, 11 и 12, можно заметить, что в том случае, когда
влажность более сырой зоны была лишь немного больше
максимальной гигроскопичности почвы, то энергия передвижения
воды в пробирках с прокладками и без прокладок почти
уравнялась, другими словами — передвижение воды в пробирках
обеих серий происходило почти исключительно в
парообразной форме.
Для решения вопроса о том — происходит ли под
влиянием молекулярных сил передвижение воды в почве,
влажность которой меньше максимальной гигроскопичности, были
поставлены следующие опыты.
Опыт 14.
Температура 12,5%. Продолжительность опыта — 54 дня.
Максимальная гигроскопичность — 9,96% (садовая земля).
68

Влажность почвы
в %°/о-
№М
проб
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Среднее
В
ез прокладки
Нижняя зона
До
опыта
10,17
10,82
10,91
11,11
10,57
10,31
10,45
10,31
10,48
10,09
10,52
После
опыта
8,46
8,68
8,45
8,33
8,60
7,58
8,00
7,61
7,83
8,20
8Д6
Верхняя зона
До
опыта
3,15
3,31
3,15
3,53
3,07
3,00
3,00
3,09
2,90
3,23
3,14
После
опыта
6,62
6,11
6,06
6,89
5,91
5,50
5,79
5,69
5,93
5,51
5,90
С прокладкой
Нижняя зона
До
опыта
9,97
10,82
10,62
-10,26
10,26
10,57
10,81
10,51
10,65
10,37
10,48
После
опыта
8,31
8,31
8,31
8,16
8,11
7,80
8,21
7,88
8,22
8,36
8,17
3 рядов
сетки
Верхняя зона
До
опыта
2,62
3,00
3,06
3,00
3,78
3,00
2,83
3,15
2,98
3,40
3,08
После
опыта
5,80
5,50
5,79
5,62
5,00
6,28
5,77
5,84
6,76
5,47
5,74
В этом опыте передвинулось воды в пробирках:
без прокладки с прокладкой
по прибыли воды в сухой зоне . . . 2,76% 2,66%
» убыли „ „ сырой „ . . . 2,36% 2,31%
ОПЫТ 15.
Температура 30,4°. Продолжительность опыта — 31 день.
Максимальная гигроскопичность почвы — 8,97%.
Влажность почвы в %%.
№№
проб
1
2
3
4
Без прокладки
Нижняя зона
До
опыта
9,15
9,71
9,45
9,00
После
опыта
7,11
6,98
7,02
6,82
Верхняя зона
До
опыта
5,03
4,72
4,20
4,51
После
опыта
6,25
5,82
6,12
6,33
С прокладкой
Нижняя зона
До і После
опыта | опыта
і
9,24
9,31
9,70
9,11
6,88
7,10
6,93
7,04
3 рядов сетки
Верхняя зона
До
опыта
4,52
4,77
4,76
5,54
После
опыта
5,89
6,55
6,40
5,91
69

№№
проб
5
6
7
8
9
10
Среднее
Б
? з п р <
Нижняя зона
До
опыта
9,79
9,45
9,67
9,27
9,09
9,49
9,41
После
опыта
6,86
7,32
6.98
7,13
6,80
7,20
7,02
ж л а д к и
Верхняя зона
До
опыта
4,82
4,74
4,44
4,39
4,72
4,54
4,61
Посд?
опыта
6,11
6,49
6,03
5,98
5,88
6,10
6,11
0 прокладкой
Нижняя зона
До
опыта
9,24
9,26
9,36
9,57
9,11
9,29
9,32
После
опыта
6,92
7,02
7,37
6,80
7,25
7,27
7,06
3 рядов
сеткя
Верхняя зона
До
опыта
4,75
4,79
4,71
4,28
4,58
4,82
4.65
Посд?
опыта
5,73
6,19
6,06
6Д6
5,48
6,15
6,05
В этом опыте передвинулось воды в пробирках:
бе* прокладки о прокладкой
по прибыли воды в сухой зоне . . . 1,50% 1.40%
„ убыли м „ сырой .... 2,39% 2,26%
Опыт 16.
Температура 30,3°. Продолжительность опыта — 15 дней.
Максимальная гигроскопичность почвы — 7,69%.
Влажность почвы в %%¦
проб
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Среднее .
С прокладкой
Нижняя сырая зона
До опыта
5Д7
5,05
5,28
4,92
4,69
4,70
4,73
4,99
5.00
4,69
4,92
После
опыта
3.83
3,70
3,67
3,58
3,45
3,70
3,83
3,59
3,64
3,66
3,66
Верхняя сухая зона
До опыта
2,12
2,00
2,25
2,32
2,00
1,96
1,85
2,10
1,90
2,31
2,08
После
опыта
2.79
2,93
2,89
2,95
2.72
2,69
3,22
2,96
2,92
3,18
2,93
Без
прокладки
Верхняя
сухая зона
После
опыта
3,05
2,98
2,70
2,86
ЗДО
2,86
3,04
2,63
2,91
ЗД4
2,93
70

В этом опыте в пробирках с прокладками и в
пробирках без прокладок передвинулось одно и то же количество
воды — 0,85% (по сухой зоне).
Опыт 17.
Температура 32,3°. Продолжительность опыта — 18 дней.
Максимальная гигроскопичность почвы — 7,66%.
№№
проб
1
2
3
4
5
6
7
8
У
10
11
12
13
14
15
Среднее
До опыта
Нижняя
сырая
зона
6,41
6,23
6,37
6,30
6,11
6Д9
6,25
6,32
6Д5
6Д8
6Д4
6,29
6,19
6,10
6,24
6,23
Верхняя
сухая
зона
2,51
2,39
2,42
2,67
2,28
2,47
2,40
2,46
2,30
2,39
2,31
2,44
2,57
2,35
2,42
2,43
После опыта
Верхняя сухая зона
Без
прокладки
3,71
3,62
3,69
3,85
3,65
3,52
3,81
3,70
3,50
3,62
3,85
3,80
3,74
3,78
3,69
3,70
С
прокладкой
3,69
3,57
3,82
3,51
3,85
3,69
3,70
3,49
3,69
3,81
3,80
3,74
3,62
3,70
3,53
3,68
В этом опыте, как в предыдущем, в пробирках
с прокладками и в пробирках без прокладок
передвинулось одно и то же количество воды —1,27% и 1,25%
(по сухой зоне).
Последние опыты (14—17) приводят нас к весьма
интересному положению, что в почвах, влажность
которых ниже максимальной их
гигроскопичности, вода может передвигаться только
71

¦в парообразной форме; передвижению же
воды под влиянием молекулярных сил
возможно лишь с того момента, когда
влажность почвы становится выше
максимальной гигроскопичности.
Изучение относительной влажности почвенного воздухаг
с одной стороны, и исследования передвижения воды в
почвах — с другой указывают на особое состояние воды в почве,
когда влажность последней равна максимальной гитроскопич-
дооти. В самом деле, мы видели, что пока влажность почвы
больше максимальной ее гигроскопичности, до тех пор
относительная влажность почвенного воздуха остается
неизменной (в первом приближении) и равной 100% и что лишь
с уменьшением влажности почвы ниже максимальной
гигроскопичности относительная влажность почвенного воздуха
становится тем меньше, . чем меньше влажность почвы.
С другой стороны, передвижение воды под влиянием
молекулярных сил прекращается также при той влажности
почвы, которая соответствует максимальной гигроскопич- -
ности.
В виду этого изучение гигроскопических свойств почвы
представляет большой интерес, так как здесь будут найдены
разъяснения тех гидрологических явлений, которые особенно
важны для гидрологии верхних слоев почвы и для агрикуль-
туртехники.
Изученные нами явления удается поставить в известной
мере в генетическую связь, если согласиться о основным
положением теории гигроскопичности Родевалъда 1), согласно
которому максимальная гигроскопичность соответствует тому
состоянию увлажнения, когда частицы гигроскопического
вещества бывают окружены водяной пленкой, состоящей из *
одного ряда молекул.
В самом деле, построим механическую модель,
отвечающую только что приведенному представлению Родевалъда для
того случая, когда гигроскопическая влажность данного
вещества будет меньше максимальной его гигроскопичности. Легко
видеть, что водяная пленка, облекающая частицы
гигроскопического вещества, должна иметь в этих условиях как бы
мозаичную структуру, причем между пространствами,
покрытыми одномолекулярной пленкой воды, будут выступать
безводные участки поверхности гигроскопического вещества.
*) Н. R о d e w a 1 d. «Theorie der Hygroskpicitat». Landwirtsch. Jahrbticher.
XXXI. 1902. H. 5/6.
H. Rodewald. «Uber Quellungs- und Benetzungserscheinungen?. Zeit-
schrift fur physikalische Chemie. Bd. 33. 1900. S. 593.
T2

Очевидно, что эти безводные участки будут тем больше, чем
меньше гигроскопичность данного вещества.
Обращаясь к относительной влажности почвенного
воздуха, мы видим, что при максимальной гигроскопичности она
равна 100% (в первом приближении), другими словами —
между испарением с водяной пленки, сплошь облекающей
частицы почвы, и влажностью почвенного воздуха
устанавливается такое же равновесие, как и в замкнутом пространстве
над свободной поверхностью воды. Так как испарение нашей
одномолекулярной пленки происходит, с одной стороны, под
влиянием сил сцепления между частицами воды и
гигроскопического вещества, а с другой под влиянием температуры, то
очевидно, что эти силы, при данной температуре, остаются
неизменными при всех степенях гигроскопической влажности.
Следовательно, если при максимальной гигроскопичности
почвы, т.-е. при полном обволакивании частиц почвы одно-
молекулярной водяной пленкой, относительная влажность
почвенного воздуха равна 100%, то при меньшей
гигроскопичности, т.-е. когда пленка приобретает мозаичную структуру,
относительная влажность должна быть тем меньше, чем
меньше гигроскопическая влажность, так, как, при остающихся
неизменными энергии испарения пленки и энергии обратной
конденсации пара на частицах почвы, число молекул воды
в почвенном воздухе должно уменьшаться с уменьшением
площади одномолекулярной водяной пленки. Опыт, как мы уже
знаем, подтверждает эти соображения, являющиеся логическим
выводомм из вышеуказанного положения Родевалъда.
Представим теперь далее две одинаковые частицы
гигроскопического вещества, имеющие различную гигроскопическую
влажность, т.-е. тот случай, когда площадь водяной пленки на
одной частице будет больше, чем на другой. Согласно только
что развитым соображениям очевидно, что пар должен
передвигаться с частицы с большей .гигроскопичностью на частицу
с меньшей гигроскопичностью, пока влажность их не
уравняется, что случится тогда, когда поверхность пленки на
обеих частицах сделается одинаковой. Это положение также
находит подтверждение в наших опытах, показавших, что при
одной и той же температуре вода в парообразной форме
передвигается в почве из слоев с большей гигроскопическою
влажностью в слои, гигроскопическая влажность которых меньше.
Но этого мало. Опытами только что было доказано', что
гигроскопическая влага не может передвигаться в жидком
состоянии и что таковое передвижение становится возможным при
влажности большей, чем максимальная гигроскопичность
данной почвы. Следовательно, и здесь на границе максимальной
гигроскопической влажности мы встречаем резкое изменение
73

свойств почвенной влаги, что также легко укладывается в схему
Родееальда; в самом деле — трение и притяжение,
испытываемые первым слоем водяной пленки, прилегающим
непосредственно к поверхности гигроскопического1 вещества, очевидно
должны быть значительно больше, чем трение и притяжение
второго и т. д. ряда молекул более мощной водяной пленки,
которые прилегают уже не «к молекулам твердого тела,
а к молекулам первого слоя воды. И, действительно,
невидимому, это различие в притяжении и трении молекул
первого и остальных слоев, окружающих частицы
гигроскопического вещества, настолько велико, что, как показал опыт,
этим моментом и определяется возможность или
невозможность передвижения жидких вод под влиянием
молекулярных сил.
Таким образом, полученные нами данные об упругости
водяного пара и о передвижении гигроскопической влаги
в почве, с одной стороны, равно как и установленная
возможность передвижения воды в жидком состоянии, если влажность
почвы превышает максимальную ее гигроскопичность, — с
другой —¦ вполне укладываются в схему Родееальда.
Теория Родееальда была обоснована экспериментально
путем изучения теплоты смачивания, -выделяющейся при
поглощении влаги гигроскопическими веществами. Так как это
явление совершенно иного порядка, чем те, которые были
изучены нами, и так как схема Родееальда вполне
удовлетворительно объясняет столь разнородные процессы, как,
например, передвижение веды и образование тепла при
смачивании гигроскопических веществ, то следует, повидимому,
признать, что эта теория правильно представляет сущность
явления.
Согласно изложенному легко представить, что обогащение
почв водою, благодаря т. н. гигроскопической способности почв
обусловливается не чем иным, как молекулярными силами
сцепления между частицами почвы и парами воды и что этот
процесс прекращается в тот момент, когда влажность почвы
достигает максимальной гигроскопичности, т.-е. когда твердые
частицы почвы покрываются водяной пленкой, имеющей
толщину в один ряд молекул и когда, следовательно, прекращается
непосредственное и наиболее сильное взаимодействие
молекулярных сил между почвенными частицами и молекулами воды.
Поэтому я считаю более удобным говорить не о
гигроскопической способности почв, а о молекулярной
конденсации водяных паров в почве, как это уже было упомянуто
выше, так как последний термин передает почти полностью
сущность явления. Очевидно, что молекулярная
конденсация при увлажнении почвы до влажности, соответствующей
74

максимальной гигроскопичности, должна прекращаться
независимо от последующих изменений температуры почвы и
упругости водяного пара, окружающего почву, так как
количество воды, идущей на образование одномолекулярной
водяной пленки, окружающей твердые частицы почвы, должно
оставаться почти постоянным.
Если, однако, температура почвы понизится настолько,
что абсолютная влажность атмосферы сделается больше, чем
максимальная упругость водяного пара в почве при этой
пониженной температуре, то, очевидно, что независимо ст
влажности почвы в почве должна наблюдаться конденсация водя-J
ных паров атмосферы. Этот процесс я называю
термической конденсацией, так как он определяется
преимущественно температурой почвы. Термическая
конденсация становится невозможной только при влажности почвы,
соответствующей полной ее влагоемкости.
Можно надеяться, что дальнейшие более детальные
исследования над гигроскопической влажностью почв помогут
подробнее осветить только что затронутые интереснейшие
вопросы агрофизики.
Итак, максимальная гигроскопичность почвы есть тот
низший предел влажности, при котором делается невозможным
передвижение воды под влиянием молекулярных сил.
Где же будет соответствующий высший предел влажности,
т.-е. тот, где движение воды под влиянием молекулярных сил
должно прекращаться благодаря избытку почвенной влаги?
Очевидно, что этот предел должен соответствовать тому
состоянию влажности почвы, при котором прекращается
действие молекулярных сил между частицами воды и почвы,
другими словами — этот предел должен
определяться максимальной смачиваем'остью
почв. Даже ничтожный избыток воды сверх только что
указанного предела не может быть удержан почвой, и такая вода
должна падать, подчиняясь силе тяжести.
Чтобы подойти к экспериментальному определению
интересующего нас предела, остановимся предварительно на
следующих соображениях. Возьмем длинную капиллярную
трубку, сделанную из вещества, смачиваемого водой (рис. 5).
Нальем в трубку через верхний ее конец значительное
количество воды. Тогда произойдет, как известно, следующее:
часть прилитой воды вытечет из трубки, другая часть воды
останется в трубке, разместившись в ней, как показано на
чертеже и, наконец, третья часть воды пойдет на смачивание
стенок трубки. Количество воды, идущей на смачивание,
зависит только от вещества трубки и является реальным
выражением тех молекулярных сил сцепления, которые имеют ме-
75

сто между частицами воды и веществом трубки. В почве
мы встречаем те же в сущности условия, что и в трубке
и, следовательно, для определения интересующего нас
предела необходимо только изучить влажность почвы в
верхних частях высоких почвенных колонн. При изучении
почв в интересующем нас отношении следует иметь в виду,
что влажность почвы, соответствующая максимальному
смачиванию, должна быть тем больше, чем мелкоземистей
цочва. Наиболее легко и быстро можно получить
соответствующие данные для песчаных и супесчаных почв.
Возьмем широкую (диаметр 4 см) трубку длиною 2 м и,
наполнив ее песком *), будем сверху беспрерывно
приливать воду до тех пор, пока она не просочится снизу.
Пропустив через трубку значительное количество воды,
сольем избыток ее сверху, чтобы освободить
поверхность песка от воды. Тем не менее в
течение большего или меньшего времени в
зависимости от высоты трубки и мелкозернистости песка
отекание воды будет продолжаться. Когда стека-
ние воды прекратится, мы должны иметь в
песчаной колонне то же, по существу, распределение
воды, какое получается и в длинных стеклянных
капиллярных трубках. Таким образом определяя
влажность песка в верхних частях трубки, мы
можем определить влажность, соответствующую
максимальному смачиванию песка, или тот
предел влажности почвы, за которым передвижение
воды под влиянием молекулярных сил уже
невозможно.
Приведу результат одного из многих (ом. след. главу)
опытов.
^
Рис. 5.
Опыт 18.
Распределение воды в колонне песка высотой 2 м по
окончании отекания.
Высота взятия Влажность
проб в см. песка в %
200 1,69
190 1,58
180 1,60
170 • • 1,55
*) Песок поддерживается в трубке редкой кисеей (см. стр. объяснение
к рис. 8).*
76

Высота взятия Влажность
проб в см песка в %
1,61
1,70
1,58
1,61
1.65
1,66
1,66
1,59
1,63
1,65
1,70
1,64
* 1,85
4,99
14,22
14,65
15,23
Опыт показывает, что в песчаной колонне, начиная с
высоты 30—40 см, устанавливается в общем равномерная
влажность, что-, вполне соответствует схеме распределения воды
в капиллярной трубке 1).
Таким образом, мы можем принять, что влажность неска,
соответствующая его максимальному смачиванию, равна 1,68%
(среднее из 10 определений на высоте 1—2 м). Следовательно,
передвижение воды под влиянием молекулярных сил возможно
в нашем песке лишь тогда, когда влажность его не превышает
1,68%. Так как максимальная гигроскопичность песка равна
0,28%, то на основании изложенного мы устанавливаем
верхний =1,68% и нижний =0,28% пределы влажности,
в рамках которых только и возможно передвижение воды под
влиянием молекулярных сил. Исследования Plateau, Drude,
•Quincke, G. Vincenta 2) и др. показали, что сфера действия
молекулярных сил очень мала (0,006—0,056 микрона) и что
поверхностное давление, обусловливаемое ими, достигает
огромных величин — для воды, например, около 10700
атмосфер согласно исследованиям van der Waals'a3). Сопоставляя
столь ничтожную величину сферы действия молекулярных
сил, с одной стороны, и те огромные силы, которые ими обу-
1) 0 дальнейшей аналогии в распределении воды в капилл. трубке и
песчаной колонне см. след. главу.
2) Хвольсон. Курс физики. .Т. I. 1908. Стр. 500—501,
3) Хвольсон. Курс физики. Т. I. 1908. Стр. 468—469.
160
150
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0-1
77

словливаются, — с другой, мы придем к представлению о
колоссальной величине градиента молекулярных сил. Можно
предполагать поэтому, что вода, удерживаемая частицами
почвы, имеет весьма резкую границу, т.-е. что действие
молекулярных сил, как бы вдруг обрываясь в одном направлении,
должно с чрезвычайной быстротой нарастать в
противоположном направлении (нормальном и по направлению к
поверхности почвенных частиц). На основании этих соображений было
Рис. 6. Центрофуга.
предположено, что, пользуясь сильным центрофутированием,
можно было бы ускорить отекание избыточной воды из почвы
и таким образом определить тот верхний предел влажности
почвы, где уже начинается действие молекулярных сила).
Для опытов этого рода мною (жонструирована центрофуга,
дающая около 50.000 оборотов в минуту при 5 ел в диаметре;
она развивает 70.000 д2). Центрофуга (см. рис. 6) состоит
из электромотора (А) и оси (В). На верхнем конце оси
помещается цилиндр (С). Нижний конец оси посредством шкивов
разного диаметра и ременной передачи 3) (Д) соединяется
с электромотором. Изменяя величину шкивов на моторе и
на оси, можно изменять число оборотов центрофуги, так что
она развивает от 400 до 70.000 д.
На внутренней стороне цилиндра имеются 3 кольцевых
вырезки по 2 мм шириной и УЬ мм глубиной. Эти вырезки облег-
*) Л. Бриге и Мак Л а н применяли этот метод для изучения
«эквивалентов влажности» американских почв. Реферат см. «Почвоведение» 1909 N5 1.
Briggs L. J. and Melane, J. W. «The moisture equivalent of soil». U. S.
Dept. Agric. Bur. Soils, Bui. 45.
2) g — ускорение силы тяжести.
8; Эти ремни плетутся из хлопчатобумажной нитки.
78

чают выбрасывание воды из почвы. Кроме того в
вертикальной стенке цилиндра имеется 12 отверстий, расположенных
крестообразно в 4 ряда. Через эти отверстия удаляется вода,
выброшенпая из почвы. Цилиндр сделан из дюралюминия,
очень прочен и легок.
В цилиндре С находятся 4 металлических патрона, в
которых помещается почва для определения максимальной
молекулярной влагоемкостя. Цилиндр и патроны представлены на
Рис. 7.
рис. 7 в натуральную величину. Дно патрона имеет ряд
отверстий величиной в 1 мм, расположенных друг от друга на
1—2 мм. С внутренней сторо^ны патрона на это дно
накладывается металлическая сетка с отверстиями гА—% мм; на эту
сетку помещается плотная фильтровальная бумага и затем
насыпается почва. Почва очень легко уплотняется, и патрон
ставится "в воду так, чтобы уровень воды в чашке был на
1—2 мм выше, чем уровень земли © патроне. Когда вода
смочит всю землю, в патрон наливается вода сверху. Через
5 Ю минут, смотря по почве, патроны вынимаются из воды
и ставятся на фильтровальную бумагу для удаления избытка
7Я

1 воды. Когда поверхность земли освободится от воды, патроны
закрываются крышками и помещаются в цилиндр С (рис. 6).
Эта крышки в центре имеют отверстие в 1 мм. Цилиндр и
верхняя часть оси центрофуги окружены холодильником.
Целесообразно охлаждать ось и верхнюю часть центрофуги
за 10—15 минут до центрофугирования. Тогда охлажденный
металл поглощает тепло, развивающееся при работе
центрофуги, и последняя не нагревается выше комнатной
температуры. Электромотор работает на постоянном и переменном
токах. Ток дается в мотор постепенно. Смазка мотора и оси
не должна быть обильной. Моторы могут быть на 110 и
220 ВОЛЬТ.
Почва насыпается так, чтобы все патроны имели одинако-
¦ вый вес. Это необходимо для равновесия центрофуги. Опыт
показал, что взвешивание патронов можно производить с
точностью до ОД—0,2 г. Однако в моей практике были случаи,
когда разница в весе патрона достигала 2,5 г, и
центрифугирование в таких условиях прошло без каких-либо неприятно-
-істей. Тем не менее, в виду огромной скорости, развиваемой
центрофугой, необходимо, по возможности, наблюдать, чтобы
разница в весе патронов была наименьшей. Отсутствие
равновесия портит машину. Толщина слоя земли тоже должна быть,
по возможности, одинакова, так как при небольшом диаметре
центрофуги ускорение, развиваемое центрофугой, резко
меняется с толщиной слоя почвы. Если число д, развиваемое
центрофугой на обеих сторонах земли — удаленной и более
близкой к центру, превышает 18.000 д, тогда толщина длоя
вемли не имеет существенного значения, если же толщина
земли увеличится на столько, что на стороне, , близкой
к центру, величина д будет меньше 18.000, то будут
получаться неверные преувеличенные данные.
Опыт 19.
Взят педак, что и в опыте 18.
Влажность песка до центрофугирования 9,5%.
Центрофугирование продолжалось 1 минуту. ,
Результат опыта:
№ № патронов
Влажность песка в % после ден-
1
1,65
2
1,70
3
1,69
4
1,64
80

Средняя влажность носка доел© центрофугирования —
1,67%.
Опыт 20.
Условия те же, что и в предыдущем опыте, только
влажность песка до цевтрофугировакия была равна 14,9%.
Результат опыта:
№№ патронов
ивность песка в % после
цеи-
1
1,65
2
1,60
3
1,58
4
1,69
Средняя влажность леска после цеяггрофугирования —
1,63%.
ОПЫТ 21.
В этом опыте 1 и 2 патроны были наполнены леском,
имевшим влажность 10,21%, а патроны 3 и 4 — леском,
взятым из опыта 18 с высоты 170—180 см и имевшим,
следовательно, влажность, соответствующую максимальному
смачиванию данного песка — 1,60—1,55%.
№№ патронов
Влажность песка в % носде
центрифугирования
1
1,64
2
1,69
3
1,60
4
1.63
Результат этого опыта представляет большой интерес. Мы
видим, что в то время, как центрофужрование весьма легко
удаляет из песка избыточную (сверх максимального
смачивания) влажность (патроны 1 и 2), влажность, соответствующая
максимальному смачиванию, центрофугированием удалена
быть не может (патроны 3 и 4).
Сравнивая влажность песка после ценгрофугированияу
равную в среднем 1,65% (по опытам 19 и 20), с влажностью
Почв, и тіулховые вгоды б
81

леска, соответствующей максимальному его смачиванию-,
равному 1,68% (опыт 18), мы приходим к задслючению, что
сильное ценгрофугирование избыточно влажной почвы
дает нам средство к определению влажности,
соответствующей максимальному смачиванию почвы. То же сравнение-
и особенно опыт 21 убеждают нас также и в том, что вода,,
удерживаемая молекулярными силами почвенных частиц,'
образует резко ограниченную зону, за пределами
которой она должна уже передвигаться под влиянием силы
тяжести.
Рассмотрим теперь те следствия, которые вытекают из
только что изложенных положений.
Если соприкасаются два слоя одной и
той же почвы, имеющие меньшую влажность,
РИС. 8.
чем это соответствует максимальному
смачиванию данной почвы, то вода
передвигается под влиянием молекулярных сил из
слоя более влажного в слой менее влажный,
причем взаимное расположение слоев не
имеет никакого значения.
Схематично рассмотрим основания этого положения.
Пусть А и В —¦ центры двух одинаковых (радиус R) <м>
прикасающихся друг с другом частиц почвы (рис. 8).
Допустим, что частица А покрыта слоем воды толщиною в радиус
молекулярного притяжения молекул воды частицами почвы—р,
а частица В имеет более тонкую водяную пленку рг. Легко
видеть, что на всякую частицу воды С, находящуюся от центра
А на расстоянии АС = R + р" и от центра В на расстоянии
меньшем, чем R + р, центр В будет оказывать большее
влияние, чем центр А; при таком условии частица воды С не может
82

остаться в равновес/ш и передвинется в стороны частицы
почвы В, т.-е. часть водяных молекул, облекающих частицу
почвы А, переместится на частицу почвы В г). Такяе
передвижение должно продолжаться до тех пор, пока обе частицы
почвы не будут окружены слоем: воды, наружная поверхность
которого будет соответствовать поверхностям уровня (ші) при
наличности двух действующих центров. Следствием этого
явится уменьшение слоя воды на частице р
почвы А и увеличение на частице В,
другими словами — вода должна
перемещаться из более влажных слоев почвы
в слои более сухие, причем взаимное
расположение этих слоев не должно
оказывать никакого влияния на энергию
передвижения воды, как это с очевидностью
следует из вышеизложенного рассуждения.
Эти соображения подтверждаются
нижеследующими опытами.
Опыт 22.
1
S
В длинные (около 20 см), широкие
(диаметр около 2 см) пробирки (рис. 9)
насыпается с обычным уплотнением три
слоя почвы, причем средний слой (А) имеет
большую влажность, чем верхний (С) и
нижний (В) слои; влажность верхнего и
нижнего слоя одна и та же.
Для определения парообразно
передвигающейся воды пробирки заряжаются,
как описано выше (опыты 7, 10 и др.),
с разделением слоев 3 рядами
парафинированных сеток. Почва — садовая земля.
Максимальная гигроскопичность равна
7,б9°/о; влажность, соответствующая максимальному
смачиванию почвы, не менее2) 1б,5°/о. Температура зо",3°.
Продолжительность опыта—18 дней.
Рис. 9.
*) Такое толкование явления допустимо при том предположении, что
поверхностное давление воды в пленках, окружающих равные по величине
частицы почьы, будет лишь в незначительной степени зависеть от толщины
водяных пленок. Это предположение весьма вероятно, принимая во
внимание крайне незначительную величину сферы действия молекулярных сил,
с одной стороны, и сравнительно значительную величину радиуса
почвенных частиц — с другой. (См. зависимость поверхностного давления от
радиуса кривизны в формуле Лапласа.)
а) Объяснение см. опыт 2?.
6*
83

Результат опыта:
Влажность почвы в %
№№
проб
1
2
S
4
5
6
7
8
9
10
И
12
13
14
15
Среднее
До опыта
Сухие зоны
В и С
7.92
8,31
8,24
8,13
8.15
8,30
8,27
8,19
7,94
8,27"
8,18
8.25
8,06
8Д4
8,28
8,18
Влажная
средняя
зона А
15,07
15,22
14,98
15,13
15Д9
15,31
15,09
15,11
14.99
15,27
15,15
15,23
15,11
15,04
15.26
15,14
После опыта
Без прокладки
Нижняя
сухая В зона
11,32
11,45
11,12
11,27
11,29
11,35
11,30
11,28
11,40
11,09
11,26
11,35
11,19
11,19
11,29
11,28
Верхняя
сухая С зона
10,93
10,84
10,82
10,91
10,99
10,64
10,02
* 10,94
10,92
10,85
10,74
10,76
10,88
10,85
10,70
10,85
С прокладкой
Верхняя
сухая С зона
9,74
9,83
9,95
9,81
10,11
9,72
9,89
9,75
9,79
9,91
9,85
9,93 <
9,78
9,89
10,07
9,80
Таким образом в среднем воды передвинулись:
Исключая
Всего сообразно

передвинувшуюся воду
В верхнюю сухую зону
, нижнюю * . •
2,67%
3,10%
1,05%
1.480/с
84

Опыт 23.
Задачи и условия те же, что и в предыдущем опыте.
Температура 28,2°. Продолжительность опыта 20 дней.
Результат опыта:
Влажность почвы в %
№№
проб
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
Среднее
До опыта
Зоны
В и С
сухие
9,18
8,89
9,49
9,63
9,66
9,75
9,32
9,35
10,72
8,92
9,48
9,68
9,57
9,56
9?52
8,84
9,28
9,73
11,46
9,68
9,33
9,09
8,81
9,51
9,52
Зона
А
сырая
16,74
16,68
17,26
16,69
17,11
16,71
16,49
17,04
17,25
17,07
17,31
16,75
16,92
15,96
16,63
17,19
17,32
17,43
17,09
16,84
17,00
16,87
17,08
16 89
16,93
П
Б
Зона
В
11,77
12,26
12,00
' 12,34
12,11
12,30
12,34
12,11
12,00
11,73
12,33
, 12,23
11,80
12,29
12,11
12,11
12,21
12,67
12,22
12,11
12,55
12,01
12,42
12,03
12,12
0 С J
i e о
?з проклад
Зова
А
снизу
14,25
14Д1
14,15
14,33
14,48
13,96
14,43
.14,33
14,16
13,95
14,40
14,17
14,41
14,11
14,39
13,81
14,50
13,82
14,20
14,31
14,95
14,00
14,38
14,42
14,25
Зона
С
11,89
11,55
11,68
11,80
11,97
11,80
11,70
11,30
11,63
11,26
12,33
11,84
12,00
11,58
11,68
12,06
12,55
11,62
12,28
11,70
12,50
11,68
12,45
11,53
11,85
п ы т
Е И
Зона
А
сверху
14,33
14,25
14,41
14,91
14,54
14,41
14,55
14,34
14,01
13,62
14,84
14,52
14,00
14,65
14,21
14,19
14,17
15,06
14,47
14,39
14,52
14,91
14,59
14,46
14,43
а
С ттрокладк.
Сухая зона
сверху С
10,20
10,43
10,81
9,82
10,76
10,37
10,37 '
10,24
10,41
11,36
10,47
10,50
10,69
11,06
10,54
10,62
10,92
11,27
10,93
10,44
10,43
10,54
10,37
10,29
10,68
85

В этом опыте в среднем воды передвинулись:
Исключая
Всего паРообразно

передвинувшуюся воду
В нижнюю сухую зону В 2,00% 1,44%
. верхнюю . „ С 2,38% 1,17%
Рассматривая последнюю серию опытов, мы можем
убедиться, что передвижение воды в почве под влиянием
молекулярных сил происходит независимо от взаимного
расположения почвенных слоев, но в то же время эти опыты дают нам
и как бы совершенно определенное указание на то, что воды
почівы, находящиеся под действием молекулярных сил
почвенных частиц, могут передвигаться и под влиянием силы
тяжести. Последнее предположение может быть основано на
том, что во всех случаях влажность нижней сухой зоны В
была больше влажности верхней сухой зоны С, что наиболее
просто могло бы быть объяснено тем, что в нижнюю сухую
зону В вода передвигалась не только под влиянием
молекулярных сил, как в зону С, но и под влиянием силы тяжести.
Однако такое заключение 'было бы неправильно, и
дальнейший анализ условий наших опытов убедит нас в этом.
Мы уже указывали выше, что одним из обстоятельств,
усложняющих работу по изучению водного режима почв,
является неравномерная влажность почвенной среды и
крайняя трудность и даже почти полная невозможность
равномерного уплотнения почвенных слоев.
Неравномерность уплотнения почвенных слоев
обусловливает два важнейших последствия — различное 'Сопротивление
передвижению воды в различно уплотненных слоях и
различную концентрацию поверхностно-молекулярных сил в единице
объема почвы. И то и другое несомненно должно отражаться
как на энергии движения воды, так и, быть может, на степени
влажности почвы в момент наступления того или иного
равновесия воды в почве (последнее, быть может, относится только
к различной концентрации поверхностно-молекулярных сил
в единице объема почвы).
Чтобы решить вопрос о том, передвигается ли вода в
опытах 22 и 23 иод влиянием силы тяжести, опыт ставится
следующим образом. Пробирки заряжаются, как и в
опытах 22 и 23, без прокладки сеток. Затем одна половина
пробирок -ставится в термостат в том же положении, в каком
получаются пробирки при набивке землей (рис. 7-а), тогда
как другая половина пробирок перевертывается верхом вниз
(рис 7-6). Это делается с той целью, чтобы исключить влия-
88

кие неодинакового уплотнения почвы на границах слоев А
и В. с одной стороны, и А и С — с другой. Что почва
на указанных границах неодинаково уплотнена — это станет
очевидным, если проследить процесс наполнения пробирки
почвой. Уплотняя насыпанный в пробирку рыхлый слой почвы,
мы больше всего уплотняем те слои, которые непосредственно
прилегают к трамбующей палочке, тогда как
противоположный конец рыхлого слоя испытывает наименьшее уплотнение.
Это наглядно видно на рис. 1, где более уплотненные слои
показаны более густой штриховкой. Сказанное делает
очевидным, что нижняя сухая зона В соприкасается с более
влажной зоной А (горизонтальная штриховка показывает плотность
почвы, вертикальная — большую влажность) посредством
наиболее уплотненного слоя, тогда как верхняя сухая зона С
соприкасается с тем же влажным слоем А посредством наиболее
рыхлого слоя. Но этого мало: влажная зона А соприкасается
с зоной В своим наиболее рыхлым слоем, зона же С граничит
с наиболее плотным слоем влажной зоны А. Таким образом
условия уплотнения на границе зон А и В, с одной стороны,
и зон А и С — с другой совершенно различны. Поэтому мы
и не могли на основании опытов 22 и 23 притти к
убеждению, что в условиях этих опытов наблюдалось передвижение
воды под влиянием силы тяжести.
Очевидно, что если в опытах 22 и 23 вода передвигалась
не только под влиянием молекулярных сил, но также и
благодаря силе тяжести, то, независимо от положения пробирок
а и б, вода должна в большем количестве передвинуться
в нижнюю сухую зону, т.^е. в группе пробирок а в зону В,
.а в группе б в зону С. Если же более энергичное
передвижение в нижнюю сухую зону, наблюдаемое в опытах 22 и 23,
обуславливалось только различием плотности
соприкасающихся влажных и сухих зон почвы, то тогда следует ожидать,
что как в группе с, так и в группе б вода должна
передвигаться более энергично в зону В (как в опытах 22 и 23),
несмотря на то, что в группе б эта сухая зона лежит выше сырой
¦зоны А. .
Следующие два опыта дают совершенно определенный
ответ на интересующий нас вопрос.
Опыт 24.
Максимальная гигроскопичность почвы 7,69 %,
Влажность максимального смачивания почвы ;не менее 16,5%.
Температура 30,1%. Продолжительность опыта 21 день.
Влажность сырой зоны А до опыта равна 16,31% (среднее из 12
определений). Влажность сухих зон В и С —10,58% (среднее
ИЗ 24 Проб).
Ь7

Результат ольт:
Влажность почвы а % поод? опыта
проб
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Среднее
Группа а
Зона В
12,74
12,94
12,64
12,98
12,47
12,20
12,50
12,79
12,85
12,50
12,59
11,99
12,60
Зона С
12,62
12,50
12,47
12,13
12,22
11,82
12,23
12,32
11,92
12,07
12,04
11,75
12,17 ¦
Группа б
Зона В
12,47
12,44
12,93
12,33
12,25
12,40
12,70
12,61
12,85
12,31
12,37
12,60
12,52
Зона С
. 11,34
12,02
12,05
11,65
11,84
11.99
12,40
12,30
12,65
12,12
12,15
12,10
12,05
Таким образом в группе а в зону В (вниз) передвинулось
воды больше, чем в зону С (вверх) на 0,43%, а в группе б зона
В (верх) оказалась влажнее зоны С (низ) па 0,47 %, т.-е. и
в группе а и в группе б зона В, независимо от ее
положения относительно влажного слоя А, была влажнее зоны С'
почти на одну и ту же величину. Это определенно
указывает, что большая влажность зоны В обусловливается не
передвижением воды под влиянием с-илы тяжести, а
соответствующим расположением различно уплотненных почвенных
слоев.
Следующий опыт аналогичен по целям и условиям,
опыту 24.
ОПЫТ 25.
Температура 28,5. Влажность сухой зоны до опыта.
15,91% (среднее из 20 проб), влажность сухих зон до опыта.
9,54% (среднее из 40 проб). Продолжительность опыта —
25 дней.
88

Результат опыта,:
Влажность почвы в % "осіе опыта.
проб
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Среднее
Группа а
Зона В
11,55
11,67
11,95-
12,07
11,84
11,87
11,63
11,89
11,94
11,75
11,79
11,59
11,61
11,85
11,90
11,79
11,80
11,69
12,01
11,93
11,81
Зона G
11,35
11,43
11,31
11,44
11,38
11,53
11,18
11,49
11,27
11,42
11,24
11,26
11,38
11,52
11,37
11,50
11,62
11,23
11,65
11,46
11,45
Группа б
Зона В
11,92
11,79
11,83
11,85
11,96
11,96
11,85
11,75
11,91
11,77
11,71
12,05
11,95
11,84
11,87
11,95
12,01
11,93
11,90
11,96
11,89
| Зона С
11,32
11,43
11,30
11,58
11,33
11,54
11,27
11,67
11,43
11,38
11,39
11,31
11,42
11,50
11,34
11,28
11,57
11,60
11,68 .
11,42
11,44
Последний опыт полностью подтверждает результат
предыдущего опыта.
Итак, наложенные выше опыты приводят нас к
заключению, что если влажность почвы не больше
влажности, соответствующей
максимальному смачиванию почвы и не меньше
максимальной е е г и г р о с к о п и ч н о с т и, то вода под
действием молекулярных сил передвигается
из более влажных слоев в слои менее
влажные, причем энергия передвижения воды не
89

^авиисит от взаимного расположения
неодинаково влажных слоев почвы. Без особых
пояс-нений очевидно, что в только что указанных условиях
передвижение воды в почде под влиянием силы тяжести невозможно.
Способность почв удерживать в себе
воду, бяагодар я м о л е к у л я р н ы м; силам с ц е-
пленігя между частицами почвы и воды,
я называю молекулярной влагоемкоотью
почв, в связи с чем влажность почв,
соответствующую максимальному их смачиванию,
я называю максимальной молекулярной
в л г о емко с ть ю г).
Таковы будут те следствия, которые обусловливаются
действием молекулярных сил между частицами почвы и воды,
если различные слои почвы имеют однородный характер.
;) Своевременно обратить внимание на то, что такое важное свойство
почв, как влагоемкость, изучено еще очень слабо. До последнего времени
прочно н? установлены даже виды влагоемкости почв, не товоря уже о их
точной физической квалификации. Так, например, Коссович (Краткий кури
общего почвоведения, 1912 г.) устанавливает три вида влагоемкости:
наибольшую, относительною и наименьшую, указывая, что такое деление «н?
соответствует общепринятому в почвоведении представлению о наименьшей и
наибольшей влагоемкосгях, установленных А. Майером». Глинка
(Почвоведение. 1915 г.) останавливается также на трех видах влагоемкости —
наименьшей, относительной (по Коссовичу) и наибольшей, причем под
наименьшей влагоемкостью он понимает, «то количество воды, которое заключает
почна тогда, когда вода находится в ней в пленочном состоянии» (понимая
последнее, согласно Реке д'Андримоиу) (стр.235). Однако такое оиределение
лишено точного физического смысла, как и самое понятие о пленочной воде.
Было бы целесообразно установить различные виды влагоемкости в связи
с изменениями свойств почвенной влаги, относящейся к тояу или иному
виду влагоемкостн, как, например, гигроскопическая влагоемкостъ,
максимальная молекулярная вдагоемкость и т. п.
Следует отметить; что влажность почвы, соответствующая
максимальной молекулярной влагоемкости, не совпадает с физиологически
полезной влажностью почв. Как известно, большинством исследователей, начиная
с A. Maiispa, принималось, что физиологически полезная влажность почв
приблизительно равна двойной максимальной гигроскопичности. Однако
к такому результату пришли чисто эмпирически, причем и до настоящего
времени не удалось связать указанную степень влажности почв с каким-
либо особым состоянием почвенной влаги. Так как двойная максимальная
гигроскопичность всегда будет заключаться в пределах между максимальной
гигроскопичностью и максимальной молекулярной влагоемкостью, т.-е. в тек
пределах, где не происходит качественного изменения в состоянии
почвенной влаги, го представляется вероятным, что в пределе физиологически
полезная влажность должна совпадать с максимальной гигроскопичностью,
где, как нам уже известно, почвенная влажность резко изменяет свои
свойства. Только что указанное соображение подтверждается и
эмпирическими данными Митчерлиха, показавшего, что растения умирают от
отсутствия воды только тогда, когда в почве остается лишь гигроскопическая
влага. (См. выноску 1 на стр. 91),
90

Совершенно иная картина получается в том случае, когда
механические элементы соприкасающихся слоев почвы имеют
разнородный характер. В самом деле; частичные силы,
которыми определяется смачивание почв водою, являясь
поверхностными силами, должны быть пропорциональны поверхности
соприкосновения твердых частиц почвы с водою.
Для наших дальнейших рассуждений следует иметь в виду
концентрацию поверхностных сил в единице объема почвы.
Эту величину мы получим из отношения
поверхность почвенных частиц
объем почвы
Известно, что поверхность почвенных частиц тем больше,
чем мелж>земистее почва (Митчерлих и др. *). Таю как в то же
время абсолютный вес различных почв испытывает вообще
-сравнительно небольшие изменения (песок 1800, чернозем
полтавский 1140 2)? то очевидно, что влажность почв,
соответствующая их максимальному смачиванию и выражаемая обычно
в % к сухому весу почвы, должна быть тем больше, чем
больше общая поверхность частиц данной почвы. Таким
образом мы подходим к понятию об эквивалентной влажности,
соответствующей максимальному смачиванию почв. Путем
исследования влажности в высоких -колонках песка, равно как
и рентрофугированием влажного песка было показано, что
влажность максимального смачивания нашего
крупнозернистого песка А равна почти 2.0% 3). а та же величина для более
мелкого песка В равна 2,8% 4). Для супесчаной почвы,
имевшейся в нашем распоряжении, влажность, соответствующая
максимальному смачиванию, была найдена равной 4,9% (по
методу центрофугирования 5). Следовательно, влажность песка
А равна 2,0% и влажность песка В равна 2,8% —' эквиваленты
4,9% влажности супеси. Соответствующая эквивалентная
влажность для леса равна 16,0% (см. ниже опыт 28). Это
дает указание на то, что, если бы песок, супесь и лесс с
указанной выше влажностью привести в сопротивление, то
передвижение воды из одних слоев в другие должно отсутствовать,
так как и в том и в другом случае молекулярные силы, так
сказать, насыщены и действие их равно нулю6).
2) А. Міл s с і\ ег I i ch. «Untersuchungen iiber die phisikalisehen Boden-
8igen??haften». Landwirtsch. lahrbucher. Bd. XXX. 1901. H. 3.
2) Вес одного литра в граммах.
А) См. опыты 18, 19, 20.
4) Си. опыты 32 и 33.
5) См. опыт 27.
6) Это положение должно быть рассматриваемо как первое
приближение, так как равновесие будет определяться не только молекулярными
силами, но и осмотическим и поверхностным давлением, развивающимися
л водяаых пленках, окружающих почвенные частицы.
S1

Совершенно иная картина должна получиться в том
случае, если влажность какого-либо слоя почвы А будет меньше
соответствующего эквивалента, тогда как влажность другого
соприкасающегося слоя В будет 'соответствовать
максимальному смачиванию данного слоя почвы.
Вполне очевидно, что в этом случае вода должна
передвигаться из слоя В в слой А и что это передвижение будет
продолжаться до тех пор, пока толщина (но не «влажность»
в обычном смысле этого слова) водяных пленок, окружающих
частицы почвы, не станет одинаковой в слоях А и В (при
предположении, что силы сцепления в слоях А и В равны).
Без особых пояснений ясно также и то, что если
соприкасающиеся слои почвы будут иметь влажность меньшую, чем
соответствует максимальному их смачиванию, то вода также
будет передвигаться из тех слоев, где толщина водяных пленок
больше, в те слои, где водяные пленки тоньше. Предвидеть
направление такого передвижения, зная только влажность
почвы, очень трудно и, если возможно, то только в самых
общих чертах.
Опыты иллюстрирующие вышеизложенные соображения,
чрезвычайно просты, но в виду того, что они осложняются
обстоятельствами, с которыми мы познакомимся в следующей
гліаве, конкретные примеры интересующих нас явлений будут
даны в главе VI (опыты 53—56).
Энергия движения воды в почве под влиянием
молекулярных сил может быть, конечно1, весьма различна в
зависимости от нескольких обстоятельств, как плотность почвы,,
разность степеней влажности соприкасающихся слоев почвы*
температура и др. Не останавливаясь подробно на этом
вопросе, мы отметим пока только два обстоятельства. Если
передвижение воды происходит в однородной (по составу своих
механических элементов) почве, то оно должно совершаться
значительно медленнее, чем в том случае, когда передвижение
происходит в слоях, механические элементы которых различны.
И чем сильнее слои различаются по «составу своих
механических элементов, тем энергичнее происходит передвижение
дады в них, так что, например, при соприкосновении нашего
песка А с горизонтом А одесского чернозема передвижение
воды происходит настолько сильно, что его легко заметить
даже невооруженным глазом.
Только что указанные обстоятельства — медленное
передвижение воды в однородной почве и быстрое © разнородных
слоях почвы — дают нам новое средство к определению
влажности максимального смачивания почвы.
В самом деле, допустим, что мы имеем две почвы
А и В, причем влажность, соответствующая максимальному
92

о
г
4
!;:Чіі!|'
и'і
lllidillllll
смачиванию почвы А, больше таковой же влажности
почвы В.
Пусть влажность почвы А будет меньше, а влажность
почвы В больше влажности максимального смачивания
данных почв. Поместим тонкий слой (2—з см) почвы В между
слоями почвы А. Тогда произойдет следующее: 1) в силу
различного характера механических элементов наших почв
вода должна б ы с т р о передвигаться из почвы В в почву А
и 2) в почве А, как однородной по своим механическим
элементам, вода будет медленно передвигаться в направлении от
почвы В вглубь почвы А. Результаты
последнего обстоятельства должно быть то, что
влажность почвы А на границе с почвой В
должна быть равна или незначительно меньше
влажности максимального смачивания этой
почвы. При таких условиях быстрое
передвижение воды из почвы В в почву А будет
продолжаться лишь до тех пор, пока
влажность почвы В не сделается равной
влажности максимального смачивания этой почвы.
С этого момента энергия движения воды из
почвы В в почву А должна очень резко
уменьшиться и, если продолжительность опыта не
будет значительна, то можно предполагать,
что определение влажности в почве В даст
нам представление о влажности
максимального ее смачивания. Наши опыты
оправдывают только что изложенные соображения.
Опыты ставились таким образом. Почва А насыпается
в цилиндр К (см. рис. 10) и сильно уплотняется. Цилиндр К
имеет высоту 10 см, диаметр 4 ел и винтовую нарезку Н.
Избыток почвы над краями цилиндра срезается большим
ножом, так что поверхность почвы А находится на уровне края
цилиндра. Затем на цилиндр К навинчивается другой,
такой же величины, цилиндр L, и в него насыпается исследуемая
почва В х). Почву В следует насыпать не толстым слоем,
обычно 2—3 см (в сравнительных исследованиях толщина
слоя должна быть одна и та же). Этот слой уплотняется и на
него насыпается при обычном утрамбовывании почва А почти
до верхнего края цилиндра L. Цилиндр L закрывается
крышкой М на винтовой нарезке. Цилиндр К и крышка М имеют
небольшие отверстия 0 для сообщения почвенного воздуха
с атмосферой. Заряженные таким образом приборы помеща-
1) Нарезка смазывается каким-либо салим, исключая па ве-хнр*
винтовых хода. ' ^
Рис. 10.
93

ются в термостат на желаемый срок. По окончании опыта,.
цилиндры развинчиваются, причем сразу же обнажается
нижняя поверхность почвы В. Очистив эту поверхность от
приставших частиц почвы А, берут пробу для определения
влажности.
Опыт 26-а.
Почва А — садовая земля с максимальной
гигроскопичностью 7,69%. Почва В — песок (А) (см. оп. в главе Y) с
максимальной гигроскопичностью около 0,9%. Толщина слоя
почвы В (песка) равна 3 см. Продолжительность опыта 22 часа.
Температура 18.5%. Влажность почвы А до опыта 3,18%
(среднее из 7 определений). Влажность почвы В (песка) до опыта —
8,66% (среднее из 10 определений).
Влажность почв А и В в % после опыта
проб
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Среднее
Почва
А
16,66
17,04
16,41
17,00
16,65
16,54
17,09
16,89
17,11
16,88
16,82
Почва
(песок) В
1,56
1,89
1.93
1,67
1Л1
1,78
1,84
2,01
1,64
1,69
1,77
Таким образом, пользуясь нашим новым приемом
определения влажности почв, соответствующей максимальному их
смачиванию, находим, что данная величина для нашего песка.
(А) равна 1,77%. (
Определим теперь эту же величину, пользуясь приемом
«высоких колонн» (см. со стр. 119 и опыт 18).
Колонна песка (А) имеет высоту 1,5 м и после отекания
избыточной воды влажность песка была такова:
94

Высота пробы Влажность песка
в колонне в см. в %
150 1,69
140 . .......... 1,81
130 . 1,79
120 1,80
110 . 1,85
10U 1,69
90 . . . 2,01
80 1,84
70 1,72
60 1,91
50 2,07
40 . . • 3,11
30 6,21
20 14,12
10 15,38
0-1 • . 16,24
Если считаться с влажностью верхнего метра, то
получим, что по этому методу влажность, соответствующая
максимальному смачиванию нашего песка (А), равна 1,81%, т.-е..
почти такова же, как и но вышеописанному новому методу
(1,77%). ^
Определяя интересующую нас величину но методу центро-
фугирования, мы получили следующие результаты:
Влажность песка
Xs№ патронов в % после
центрифугирования
1 1,70
2 1,68
3 1.65
4 ' 1,72
Среднее . • 1,69
Итак, несмотря на различие методов, мы всюду пришли
к одному и тому же результату, что свидетельствует как о
правильности тех суждений, которые были положены в основу
наших представлений, так и о пригодности этих методов для
определения влажности максимального смачивания почв.
ОПЫТ 27.
Здесь почва А — та же, что и в предыдущем опыте.
Почва В — черноземная супесь с максимальной
гигроскопичностью 1,1%. Влажность почвы А до опыта 8,91%
(среднее из 5 определений). Влажность почвы В (супесь) до опыта
13,91% (среднее из 5 определений).
Температура 19,3%. Продолжительность опыта 23 часа.
Постановка опыта аналогична 26-а.
95

Влажность почвы А н В после опыта в %
проб
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Ср?да??
Почва А
14,71
15,01
15,17
15,53
14,99
15,35
15,37
15,29
15,24
15,19
15,19
Почва Б
4,72
4,71
4,72
4,66
4,79
4,57
4,67
4,68
4,69
4,71
4,69
Величина максимального смачивания супеси равна 4>69%.
Определение той же величины по методу
центрифугирования дало следующий результат (постановка опыта аналогична
-опыту 26-в).
патронов
1
2
3
4
Среднее
Влажность супеси в °/0
До ц?нтро-
фугирования
18,26
18,26
18,26
18,26
18,26
После
цэнтрофуги-
ровання
4,65
4,70
4,61
4,64
4,65
Влажность максимального смачивания супеси по методу
цевтрофугировашя равна 4,65%, т.-е. очень близка к
влажности, найденной при посредстве нашего нового приема.
(4,69%).
К сожалению, недостаточное количество бывшей в нашем
распоряжении супеси не позволило нам определить влажность
максимального ее смачивания по методу «высоких колонн*.
(аналогично опыту 26-6).
96
і

О п ы т 28.
В этом опыте сделана попытка определить влажность,
соответствующую максимальному -смачиванию лесса путем
нашего нового приема.
Почва А — тяжелая глина с максимальной
гигроскопичностью — 12,85%. Почва В — лесс с максимальной
.гигроскопичностью — 7,61%. Толщина слоя почвы В — 2 см.
Продолжительность опыта 42 часа. Температура 17,5° С.
Влажность почвы А до опыта — 8,24% (среднее из 10
определений). Влажность почвы В до опыта — 22,61% (среднее
из 10 определений).
Результат опыта:
Влажность почвы А после опыта — 10,95% (среднее из
10 определений). Влажность почвы В (лесса) после опыта -—
16,15% (среднее из следующих данных: 15.42—15,74—16,45—
16,24 — 16,87 — 16,26 — 16,39 — 16,26 — 15,98 — .15,85%).
Влажность того же лесса (опыт 28), определенная посредством
центрофугирования, оказалась равной 15,98% (среднее из
15,71—15,99—16,15 и 16,07%). Таким образом влажность,
соответствующая максимальному смачиванию лесса, равная
почти 16%, совпадает с влажностью «мертвого горизонта»
Высоцкого. В связи с соображениями, касающимися
мертвого горизонта и изложенными в главе VII, такое совпадение
представляется нам не простой случайностью, а
свидетельствует о правильности нашего метода определения влажности
максимального смачивания. Если дальнейшие параллельные
наблюдения определения интересующей дао величины
помощью описанного сейчас приема и в высоких .колоннах дадут
.удовлетворительные результаты, то мы будем иметь весьма
простой я почти универсальный метод для определения
влажности максимального смачивания почв.
Определение влажности максимального смачивания почв
при помощи только что описанного приема «пленочного
равновесия» при детальной разработке его может дать весьма
интересные результаты1).
х) В * последнее время мною сделана попытка упростить этот метод
заменив почву А 15 листками фильтровальной бумаги с каждой стороны
испытываемой почвы В. Испытываемая почва увлажняется до грязи и грязь
помещается между фильтровальной бумагой слоем в 2 мм. Затем бумага
спрессовывается давлением 410 клгр. на кв. дюйм. Через 5 минут почва
вынимается из бумаги, быстро очищается от приставших волокон бумаги
и идет на обычное определение влажности, что и дает максимальную моле-
Почв. н грунтовые воды 7
97

Выше уже были выяснены те основания, согласно которым
влажность максимального смачивания почв должна быть
пропорциональной поверхности почвенных частиц. С другой
стороны, эта поверхность является функцией величины
механических элементов почвы. Таким образом сравнительное
изучение влажности максимального смачивания почв могло бы дать
нам представление об относительной величине поверхности
почвенных частиц, другими словами, мы могли бы заменить
сложные и кропотливые приемы механического анализа почв
сравнительно очень простыми приемами определения
влажности максимального смачивания.
Зависимость максимальной молекул я р-'
ной в л а го емкости от величины почвенных
частиц. Для опыта были взяты различные фракции
механического анализа, согласно принятой департаментом
земледелия Соед. Штатов классификации механических элементов
почвы. Результат наблюдений виден из следующей таблицы
(70.000 д при 2 минутах центрофугирования):
кулярную влагоемкость. Приведу пример сравнительного определения этой
величины центрофугой и фильтровальной бумагой:

образцов
Название почвы
Максимальная молекулярная
влагоемкость в %и/0
Метод
центрофугирования
Метод
фильтровальной бумаги
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Sandy soil . .
Susquehanna clay loam, Md! . . .
Clay soil, Brazil
Loam soil, Panama
Clay soil, Brazil. .
Sand
Loam, Casta Rica ...
Rome, Italy
Reeds Point, Montana .
Cecil sandy loam, S. Car.
2,66
22,48
31,42
37,62
16,24
27,24
0.63
2,80
19,78
24,24
6,57
3,89
2,00
20,64
32,70
34,80
15,89
30,11
0,82
2,61
21,35
23,77
9,08
5,57
У первых 10 по<щ ряды по сбоим методам совпадают весьма
удовлетворительно, особенно, если иметь в виду, что приведенные данные
являются индивидуальными, а не средними определениями. У №№ 11 и 12
значительное расхождение. Причина, вероятно, в песчанистс-сти почв, когда
трудно получать тесный контакт между трубой почвой и бумагой. В этой
части метод требует разработки. Для глин же и* суглинков он, вероятно,
будет хорош и прост.
Подробнее см. мою работу „Methods ol determining the maximum
molecular moisture holding capacity of soils".
Proceedings and papers of the First International Congress of Soil Science.
Washington. Ш7. Part. II, p. 551.
98

Назва
Coarse sand
Medium „
Fine
Very fine „
Silt
Clay
ние фракции
Груб, песок ¦ .
Средн. „
Мелкий „ . .
Оч. мелкий, . .
Silt . .
Глина . .
Диаметр частиц
в мм
1-
0,5-
0,25-
од-
0,05-
0^005-
-0,5
-0,25
-од
-0,05
-0,005
-0

Максимальная молеку-
лярнаявдаго-
емкость в %
1,57
1,60
2,73
4,75
10,18
44,85
Вся фракция песка имеет невысокую максимальную
молекулярную влагоемкость от 1,57 до 4,75%, тогда как у фракции
ялины эта величина достигает 44,85%. Silt занимает
промежуточное положение.
Но несомненно, что эти эмпирические данные должны бы
быть несколько исправлены. Действительно, известно, что
совершенно отделить частицы глины от других более грубых
фракций никогда не удается, и в условиях обычного-
механического анализа все фракции песка и silt'a содержат
некоторое количество глинистых частиц. Это должно повышать
максимальную молекулярную влагоемкость более
крупнозернистых фракций, так что истинная ее величина должна быть
меньше найденной экспериментально. Эта поправка может
быть особенно значительной у фракции silt, где загрязнение
глинистыми частицами достигало иногда по некоторым
наблюдениям 15%).
На основании изложенного я полагаю, что максимальная
молекулярная влагоемкость почв определяется количеством
глины (clay), имеющейся в данной почве. Опыт подтверждает
это допущение. Был взят средний песок (medium sand) и
смешан в различных пропорциях с глиной (clay). В этих смесях
экспериментальным путем была определена максимальная
молекулярная влагоемкость, а с другой стороны для-тех же
смесей эта же величина была вычислена по процентному
соотношению песка и глины в данной смеси. Результат этих
наблюдений и вычислений дан в следующей таблице (70.000 д
при 2 минутах центрифугирования):
7*
99

Песок
%
100
0
20 ,
40
60
80
i
Глина
%
0
100
80
60
40
20
Максимальная молекулярная
влагоемкость в % получена

Экспериментально
1,60
44,85
36,50
26,84
18,92
9,46 I
Теоретическим
расчетом
—
—
36,20
27,55
18,90
10,25
Если принять во внимание вариирование величины
максимальной молекулярной влагоемкости при определении ее
в одном образце, то легко видеть, что экспериментальные
данные совершенно совпадают с теоретическим расчетом. Опыт
показывает, что максимальная молекулярная влагоемкость
почвы есть аддитивная функция механических элементов
данной почвы. Это весьма важное положение можно
иллюстрировать еще и следующим опытом. Выло взято несколько
глинистых почв. Затем из этих же почв и «среднего песку»
(medium sand) были приготовлены смеси, содержавшие по 50%
почвы и песку. В этих смесях, равно как и в почвах,
экспериментальным путем была определена максимальная
молекулярная влагоемкость. Затем по данным, полученным для смеси,
максимальная молекулярная влагоемкость была вычислена для
почв, входящих в ту или иную смесь. Результаты,
полученные путем эксперимента и теоретического расчета, видны из
след. таблицы:
Название почв
7k 30517 і)
Guara Kingu River . . .
3* 30635 i)
Максимальная молекулярная влагоемкость
л в % определена

Непосредственно
в почве
38,7
35,2
33,5
30,2
В смеси 50%
почвы -f- 50%
песка
20,0
18,6
17,5
15,6
В почве по
расчету из
данных, получ?нн.
для смеси
38,4
35,6
33,4
29,6
100

И в данном опыте теоретический расчет очень хорошо
совпадает с экспериментальным определением максимальной
молекулярной влагоемкости: это подтверждает, что максимальная
молекулярная влагоемкость почв есть аддитивная функция их
механических элементов1). С этой точки зрения особый
интерес представляет взаимоотношение фракции песка и
глины. Повидимому, многие свойства почвы, особенно
физические, являются аддитивными свойствами песчаной и
глинистой фракций. Часто на глину можно смотреть как на
растворимое вещество с известной суммой физико-химических
свойств, а песок играет роль как бы растворителя.
Характеристика механического состава
почв посредством их максимальной
молекулярной влагоемкости. В развитии почвоведения
для последних 50 лет является характерным слабый интерес
к изучению физических свойств почвы. Химическое
исследование почв на Западе, морфологическое — у нас, благодаря
своим значительным успехам (практика удобрения на Западе
и картография у нас), отвлекли внимание почвоведов от
физических проблем почвоведения. Правда, конечно, и то, что
физика почв не выдвинула никаких новых крупных проблем.
И только в последние годы приложение коллоидной химии
к изучению почв повысило интерес к почвенной физике.
Было бы желательно усиление этого интереса как с
теоретической, так и с практической точек зрения, ибо ведь мы еще
так слабо умеем управлять почвенными процессами.
Физические свойства почв в значительной мере
определяются механическим составом их. Однако в практике редко
пользуются характеристикой почв по механическому составу.
Эта характеристика обычно дается для «типичного» профиля,
и, конечно, как типичная она не отвечает реальным
почвам, почему и не имеет практического значения. Несомненно,
что главнейшей причиной такого положения дела является
трудность производства механического анализа почв. Поэтому
нам представляется заслуживающим полного внимания
стремление найти приемы, упрощающие характеристику
механического состава почв. Определение максимальной молекулярной
влагоемкости: дает, по нашему мнению, новый прием для
характеристики почв по их механическому составу. В самом деле,
если максимальная молекулярная влагоемкость
обусловливается внутренней поверхностью почв и является аддитивной
функцией их механических элементов, то, обратно, зная макси-
*) Опыт, приведенный в последней таблице, дает основание определять
максимальную молекулярную влагоемкость в очень глинистых почвах, где
могут встречаться затруднения с удалением воды путем смешивания таких
почв с песком.
101

мальную молекулярную влагоемкость, мы можем иметь
относительное представление о внутренней поверхности различных
почв. Конечно, максимальная молекулярная влагоемкость не
дает нам представления о количественном соотношении
различных фракций механических элементов почвы, но в
большинстве случаев такие сведения и не необходимы. В самом
деле — разве мы представляем себе реально целый ряд
физических свойств двух почв, если нам известно, например, что
они содержат:
№№ почв
285341). . . .
28602 . , .
Крупного
песка
Среднего
песка
Мелкого
пезка
Очень j
мелкого і Silt Глины
п?ска | |
в процентах:
М
1,2
' 0,5
ОД
1,9
12,9
1
4,9
19,3
71,8
38,4
15,5
27,0
Какова воздухопроницаемость этих почв, каково
капиллярное поднятие, какова их структурообразующая способность,
каково прилипание к металлам, какова пластичность, каково
испарение, какова теплопроводность, какова способность к
распылению и т. п. Разве можем мы связать к о л и ч е с т в е н-
ное выражение этих свойств с теми или иными фракциями
механических элементов ночвь*? Конечно, нет. Только в
крайних случаях это возможно, когда вся масса почвы будет
состоять или только из фракции песка или только из фракции
глины. В обычных же почвах, представляющих смесь разных
фракций, мы неизбежно сталкиваемся с суммарным эффектом
всех фракций, и тогда является необходимость уметь перейти
от эффекта слагаемых к эффекту суммы. И только затем этот
«суммарный эффект отдельных фракций» мы можем уже
коррелятивно сопоставлять с различными свойствами почвы.
Поэтому для.многих случаев нам представляется более
целесообразным иметь непосредственное экспериментальное
«данное», характеризующее суммарно механические элементы почв.
Это и дает максимальная молекулярная влагоемкость почв.
, Да и в существующих классификациях почв по их
механическому составу мы тоже встречаемся в сущности с
характеристикой их по сумме всех фракций, причем
индивидуальность каждой отдельной фракции исчезает.
коллекции деп. з?мд. САСШ.
102

На основании изложенного я полагаю, что
максимальная молекулярная влагоемкооть может служить
основанием для классификации почв по их механическим
свойствам.
Точн о с т ь метод а. Параллельные определения
максимальной молекулярной влагоемкости одной и той же почвы
показали, что различия в этих определениях обычно бывают
меньше 0,5% и очень редко достигают 1%. Чем почва
глинистое, тем больше могут быть различия в параллельных
определениях. У песчаных почв эти различия меньше.
Неоднородность механических элементов почвенного образца является,
повидимому, главнейшей причиной варьирования
максимальной молекулярной влагоемкости одного и того же образца.
Всегда легко видеть, как почва в образце несколько
сортируется, я почти невозможно достигнуть однородности образца
по механическим и структурным элементам.
Соотношение между силою центрофуги
и влажностью почвы после центре фд г и р о-
в а н и я. И с теоретической, и с практической точек зрения
было интересно выяснить ту максимальную величину
ускорения, при которой из глинистых цочв .удаляется вся
гравитационная вода. О этой целью центрофугированию <5ыли
подвергнуты 7 почв, причем были испытаны как сильно
глинистые, так и песчаные почвы. Центрофугирование во всех
случаях продолжалось 5 минут. Результаты этого наблюдения
приведены в табл. А (см. стр. 104).
Рассматривая полученные данные, легко видеть, что во
всех почвах как глинистых (№№ 1, 2), так супесчаных
(№№ 5 и 6) и песчаных (№ 7) влажность после центрофугиро-
вания уменьшается с увеличением силы центрофуги. Однако,
когда она достигаем 18.000 g, то дальнейшее ее увеличение
до 70.000 д не сопровождается дальнейшим уменьшением
влажности почвы. (Небольшое уменьшение обязано несомненно
значительному высыханию почвы при более быстром
вращении центрофуги). Эти наблюдения показывают, что сила
18.000—20.000 д уже достаточна, чтобы удалить
гравитационную воду из самых тонких капилляров глинистой почвы и что
пленочная вода не может быть оторвана от почвенных частиц
даже при 70.000 д. Таким образом наш взгляд, развитый уже
в работе «Передвижение воды в почвах и грунтах» (стр. 61),
что пленочная вода удерживается почвой с колоссальной
силой и «имеет весьма резкую границу», т.-е. что действие
молекулярных сил, как бы вдруг обрываясь в одном направлении,
должно с чрезвычайной быстротой возрастать в
противоположном направлении, — нашел дальнейшее экспериментальное
подтверждение. В самом деле — сила, равная 1 д (метод вы-
103

f8
W
ч
6ч
СО
¦
О
¦е-
о
о.
X.
в?
о
е
о
а
во
о
с:
?
н
о
е
s
X
СС
.*»
О
а>
ЭЕ
ш
X
о
о
о
,
1
!
;
\
!
\
1
і
!
:
і
о
! Р.
ь<
і Я
©
! СГ
Сила
і
і
і
|
і
і
3
о
о*
t-
о
о
о
S
g
о
irf
ГС
о
о
t-
см
о
*-^
00
тН
о
со
1—1
*-|
о
о -
СО
о
о
ч4
о
о
t-
о
о
т*
1 СЭ1
« 3/
*ч /
>» /
о /
к
р-
о
ф
<3
РЭ
ев
И
._—
U)
стност
ф
S
ЯЬОП %{*Х
t-_
¦-(
со
t>
-—Г
со
тН_
¦гЧ
со
as
о*
со
о
см
со
СО
00

coco
со"
^
«^
о"
1ft
СЗ
о
1С
т-Ч
¦*
ю
1
о
вес
РЭ
к
о
м
іН
TJ*
см
со
¦*
см"
со
СО
см"
со
і-Н
СМ"
со
т?
со*
со
СМ
1Л
со
СС
С-"
со
из
*н
^ .
1—(
so
тН
СС
о
ю
.
»
•-
t
ЗИЛИЯ
ев
СХч
PQ
•
CD
>
. 1—<
я
=3
*н
ев
а
сз
см
1ft
см
см
a
со
тл
eft
со
см
СР
со"
см
со^
¦***
с*
да
СС?
СМ
л
т-Н~
СС
о
со"
со
"*
*1
со
со
ем
»-(
ч*
.
•
fc=C
сЗ
3
с-
CD
S
а
ев
о
>»
ев
ев
Й
ев
CD
&
«3
3
со
со
ч*
со*
СМ
тН
см
СО
СМ
со"
СМ
со
тН
см
со
со
СМ
о
\а
см
ю
t-~
см
і-Ч
Ю~
со
і-ч
со
со
1С1
о
тН
.
•
¦м
сисиш
о
S3
5S
ев
о
д
о
со
CS
о
аз
^
ю
со
т—(
о
t^
1—*
т-t
гН
ю
t>-*
тН
т-t
•ч
со
ч—f
с;
со
гН
со
о
тм
^
^*?
см
.—і
*ъ
оэ
см
тН
т-Ч
со
¦
.
рджия
CD
?
1=Г
•
в
іоа:
ев
о
(в
-^
ф
о
ю
Lfl
со
гЧ
о
-*"
ч-(
СО
¦<?
г+
со
-d"
г—"
т-t
^н
т-Ч
о
ь-
г-і
г-4
со
см
"4L
*-"¦
со
°я
оТ
со
са
¦«*<
.со
.
•
W
а
CL,
S
«¦
-
е
іоа
-*-э
• •-4
л і ^
"ев
из
t-ч
ев
S
СО
ел
іЛ
1-^
СО*"
°і
zS
^
ЧО
as
о
см
со
іО
со
і-Н
С5
о
см
ю
т—1
см
t-^
і-Г
см
.
.
-
иланд
о-
CD
^
¦
. loam
'из
ш
ев
ев
из
из
ев
EZ5
с~~
3
о
а
>-*
о
сэ
в»
О
и
&¦»
о
2
m
м
CD
В
О
т
О
о
t=5
104

соких колонн), равно как и 70.000 #, оставляет в почве одно
и то же количество планочной воды.
Время, необходимое для удаления
гравитационной воды яз почвы, если центрофуга
развивает 70.000 д. При сильном центрофугировании в
цилиндре наблюдается значительный ток воздуха от центра
цилиндра к периферии. Этот ток несколько высушивает почву.
Опыты показали, что глинистые почвы благодаря высыханию
теряют за .5 минут центрофутирования до 2,5% влажности. У
песчаных почв ота потеря значительно меньше—до 0,5%. Чтобы
исключить эту потерю, были произведены особые опыты, где
центрофугирование производилось при 0° Си при
относительной влажности около 85—90%, равно как и в
'насыщенной водяным паром атмосфере при температуре 25—26°. Эти
опыты показали, что ни понижение температуры ни
насыщение паром атмосферы не могут устранить высушивание
почвы при центрофугировании; оно лишь несколько
понижается, но не останавливается совершенно. Конечно, потерю
воды благодаря высушиванию при центрофугировании можно
определить с значительным" приближением к мстяному
испарению путем вычисления; для этого необходимо дважды
определить влажность почвы после центрофугирования ее в
течение, например, 5—10 минут. Но такой прием усложняет
метод, увеличивая вдвое количество работы, и к тому же
он не давал бы непосредственного эмпирического
результата.
В виду отрицательного характера этих опытов я не
привожу полученных по этому вопросу данных.
Поэтому, чтобы уменьшить ошибку в определении
максимальной молекулярной влагоемкости, было изучено влияние
времени центрофутирования на количество остающейся в почве
воды. Исследованию были подвергнуты как глинистые, так
и песчаные почвы. Центрофуга развивала 70.000 д.
Результаты опыта приведены в табл. В (см. стр. 106).
Рассматривая данные этой таблицы совместно с данными
табл. 1, приходим к заключению, что вся гравитационная вода,
имеющаяся в почвах, выбрасывается из них центрофугой,
развивающей около 70 000 д уже в течение первой минуты. При
центрофугировании в течение более продолжительного времени
наблюдается дальнейшее лишь назначительное уменьшение
влажности, обязанное высыханию почвы.
Совершенно иная картина получается, если
центрофугирование . производился машиной, развивающей силу,
недостаточную для удаления всей гравитационной воды из
почвы. Результаты подобного опыта приведены в табл. С
(см. стр. 106).
105

Таблица В.
Количество воды в почвах после центрифугирования в течение различного
времени в °/0.
га
Сг1
о
с:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10-
"
Название почв
См. табл. 1
п
»
я
я
Leonardtown silt loam
Norfolk fine sand . .
Песок № 302049 i) .
Продолжительность центрофугярованяя
1
32,5
34,6
25,6
18,1
13,8
7Д
8,6
2,7
»
в минутах
2
;
32,1
33,5
25,1
22,9
17,8
13,9
6,2
8,2
2,5
1Д
3
1
31,6
ззд
24,4
22,9
17,8
'13,2
6,0
7,3
2,5
1,0
4
31,4
32,3
24,5
23,2
17Д
13,1
6.0
7Д
2Д
0,9
5 | 7і/а
і
зо,9 ; 30,0
32,4 і 31,9
23,4 ! 22,9
21,0 20,0
16,5 16,1
12,7 | 11,6
5,9 | 5,6
6,6 —
2,0 -
0,8 ! -
10
29,5
31,9
22,5
19,2
15,9
11,3
5,4
—
—
-
Таблица С.
Соотношение между временем центрифугирования
и влажностью почвы в %, если центрофуга не
развивает силы, достаточной для удаления из почвы
всей гравитационной воды.
№ почвы
400 д
2
4
5
7
1.100 д
2
4
5
7
Время центрофугирования
в минутах
5
50,8
40,5
32,1
28,4
41,5
35,1
24,4
21,8
20
48,5
39,9
2Э,7
27,0
40,6
34,6
23,8
20,7
40
48,2
40,9
28,9
26,5
39,3
33,0
23,5
19,8
60
47,9
40,0
29,0
25,6
х 39,0
32,9
22,9
19,1
70.000 д
1 мин.
34,6
25,6
18,1
7Д
34,6
25,6
18Д
7Д
Приведенное наблюдение -показывает, что если центрофуга
яе развивает силы, достаточной для удаления из почвы всей
гравитационной воды, то продолжительность
центрофугирования не может заменить недостающей силы. Это
обстоятельство особенно резко видно на почве № 7. При скорости центро-
1) По коллекции деп. земл. САСШ.
106

фуги, развивающей 400 д, влажность почвы после 5-минутног<3
центрофугирования равна 28,4%, а после центрофугирования
в течение 60 мин. — 25,6%; в то же время, при скорости цен-
трофуги, дающей 70.000 д} влажность почвы после одной только
минуты центрофугирования равна 7,1%. Необходимо еще
иметь в виду, что наблюдаемое в первом случае
незначительное уменьшение влажности почвы обязано высушиванию ее
в течение 55 мин.
На основании опытов двух последних серий (табл. В и С)
было принято, что для определения максимальной
молекулярной влагоемкости достаточно 2-минутного центрофугирования.
Я остановился на 2 мин. вместо 1 мин. потому, что иногда
встречаются почвы, в которых 'вода не удаляется в течение
одной минуты. Такие почвы очень редки, но вое же
встречаются. Необходимо отметить, что из некоторых почв
совершенно не удается удалить гравитационной воды, если слой
почвы в патроне достигает 1 см. В этих случаях при центро-
фугировании почва сильно уплотняется, а выжатая вода
собирается на внутренней стороне, что ближе к центру ценгро-
фуги. Обычно, уменьшая слой почвы в патроне, удается и
из таких почв удалить гравитационную воду. Интересно, что
отмеченное свойство некоторых почв не стоит в связи с
высоким содержанием фракции глины в этих почвах; повиди-
мому, мы здесь встречаемся с каким-то особым состоянием
глины. Одна из таких почв № 3 является «исключением»
в ряду обычных почв по целому ряду физико-химических
свойств, как говорили мне специалисты департамента
земледелия САСШ. Конечно, в течение 2-минутного
центрофугирования почва испарит воды больше, чем в течение 1 мин.
Но Я полагаю, что допускаемая моим методом неточность не
столь значительна, чтобы из-за нее усложнять методику, тем
более имея в виду заметное варьирование данных при
параллельных определениях влажности в одном и том же
образце.
Пользуясь описанным только что методом, я имел случай
сравнить классификацию почв, произведенную на основании
обычного механического анализа, с классификацией на
основании определения максимальной молекулярной влагоемкости.
Это сравнение показало, что почвы и в одном и в другом
случае располагаются практически в один и тот же ряд.
Я исследовал 19 почв САСШ, для которых имелись
механические анализы, произведенные X. Е. Миддльтоном.
Особенно интересно то, что эти анализы 1ыли произведены по
3 методам, с разной обработкой почвы. Метод А (метод Фле-
чер'а и Брайон'а, принятый деп. земл. С. III.): почва
обрабатывается 100 см3 воды с 1 см* концентрированного NH40H
107

ЕЙ Еч
вале
жнос
03 Щ
И РЗ
1
| ЧХЗО
! КБ]
! -ок
j
ей
н
в
К
о
і rt
5§
0
і
"
! 1
j со
а
о
И
о
о
* ч «
г « і
w ч
Й й РЭ
^в
о
CQ
°/о я
нкэолтгіга
айвліяэі
"лиэяіщ
1
ев
К
О)
ЧГ
и
Н"
/о
%
С
•+Э
СО
се
а> со
Я Ч
ев я
BHHITJ
^10
CI
о
к
о
е»
CD
К
1
И 0 X 9 И
і
к
К
! н"
і М
1 CD
| Ч
1 ЕЗ
О
«S3
*<
і -ОН
ев
<Ч
а
w
сч
о
frt
н
я
CD
я
ев
ев
К
ф
W.
ОС
05
Я
ч
ф
о
ч
а>
оэ
fated
*« I
>»
ев
О
ю
со
со
см
СМ
СО
т—<
•<
ев
S
сЗ
,0
сЗ
Д
ев
О
о
со
ел
ю
гЧ
1-Н
'
с
со
с^
|Д
со
гЧ
со
-^
t-«
о
Ml
о
тЧ
ем
о
г-
с©
со
с
ОС
оо"
со
со
но
тЧ
CD
in
т-f
fc
«
к
о".
-#
GO

tree
г-
*-Н
CN
-«J
ей
е
о
^5
.55
О
сЗ
ев
«5
іЛ
со
о
са
я
1-Н
со"
ю
о
о
со
о
ее
тН
О
О
со
*-*
-t*
со
ч*
О
со
Гч
СЛ
ю
to
^
tM
о
ю
t-ч
fe
a
ев
О
•1—1
СО
СО
1ft
г-
00
ю
t-
1ft
со
<3
0
о
Ья
ф
1м
о
•f—1
"в
ев
СЛ
о
со
о
со
ю
СО
s>»
(в
о
гЧ
со
ю
СМ
"#
•гН
со
см
о
оо
со
*н
с»
СЛ
со
СЛ
со"
СМ
к
of
^
со
тЧ
со
^
to
оі
Ьч
a
со-
т^
эт
гЧ
С\1
со
ю
<
в
о
CD
'1-4
я
ев
ев
о
,^
ао
о
СО
о
со
^
Й
on
со
(М
OS
г-
CNJ
іО
о
со
OJ
ТЧ]
со
со
СЛ
г-
сч
S
CD
схі
м<
СЛ
г*
Ю
СЛ
«*
№
1
г
іЛ
СО
со
со
СЭ
^н
гЧ
-«1
о
t-i
ев
о
fc
о
ф
Рч
іЛ
т-Ч
t-
"^
со
7^
ю
с
со
m
іЛ
о
со
г^
1—(
т-Ч
о
о
(М
1-4
СП
со
со
CQ
со"
CVI
г
о
со
СО
00
ем
о
1-4
•гЫ
fe
в
ев
о
а
ев
со
CD
а
Рч
о.
г-*
h-
1—t
со
со
со
ю
•<
ев
о
ев
Q
55
•№Н
^^^v
^н
00
^
1^
у-і
й
со
a
ев
о
ев
о
t-
сч
со
т^
со
о
о
^*
СЭ
^»
¦*
гМ
ю
со
о
со
см
>ч
ев
1—*
о
мГ
ю
о
t-
см
СО
со
ем
РС«
108

—
»
>>
ев
О
^
т-Ч
4<
ч*
ем
1&
СМ
CD
f-t
'»
R
GO
t-l
^
О
CO
•^
CM
іЛ
тгЧ
Ю
о
i-<
тИ
ю
см
°і
СО
<м
г
о
—ч
¦^
CD
1—1
4<
41
г-
т*
а
ев
О
^ч
>1
Св
О
со
00
см
о
¦<*
41
4«
г^
•w
>1
ев
о
т-Н
СТ"1
со
сп
о
44
о
о
см
СП
1—1
*ч
4»
t-
см
о
со
СМ
к
СО
о
ю
см
о
со
СМ
оа
т-Ч
S
ев
о
нЗ
<м
сп
ог>
со
4<
о
г-
44
в
ю
4
гН
»-н
со
со
4»
сп
4<
о
Ю
*-Н
GO
t-
СМ
ю
со
1-t
Й
сЗ
о
>г
ев
О
О
4і
СМ
t-
а>
см
со
со
4»
am
о
ев
>*
-t-3
со
со
о
см
GO
г-
о
4<
тН
т-t
К
<П
со
см
гЧ
со
со
см
со
т-<
ю
t-
f-t
ю
t-
CM
t-
\C
ч-(
*ч
о
t-
см
т-(
i-t
со
о
см
т-Ч
*
6
гЛ
о
^ч
>,
ев
О
о
о
см
L-
СМ
СО
со
с-
4<
*
W
41
о
см
і-Ч
1-х
со
о
СП
4<
4<
ю
т-(
см
тН
см
со
со
гН
^
см
см
см
со
со
см
см
с»
4*
a
a?
о
¦""'
ilt
со
ю
г-
ч-Ч
on
•-Ч
с-
г-
о
і-Ц
a
ев
о
srt
о»
со
от
—*
см
41
со
со
г^
СП
GO
m
rH
о
1—1
CN
со
со
1-1
*
с
ю
4<
см
о
4*
СО
СП
о
1—<
я
14
к
со
см
гм
h-
о
1Л
г-
=о
см
a
гЛ
о
>^
ев
CJ
со
см
см
о
г—
4
г^-
о
со
о
о
см
с-
т
см
сп
см*4
с
1—1
4*
см
іД
t-
4<
4
со
СМ
S
ев
о
J
о
со
1-Х
см
СП
4
со
см
со
a
ев
о
>•—(
Р-,
ев
о
m
с->
см
СП
со
^
СО
см
со
о
СП
СП
гН
uN
с-
¦*-*
Г-1
a
ев
о
¦J
СО
СП
т-4
1С
со
4*
с-
со
со
"<О0х-'«!о&# •< CJ) № "< О & <$С)&ц ¦< О fe -<UPm < О fc
siana
о
^1
CD
"3
со
ев
•-3
00
ю
СП
t-»
со
4*
ornia
•^ч
ев
сэ
а»
ев
См
СО
.—V
со
со
і см
ю
г-
\Л
ев
оа
се
а>
125
а>
CD
СО
О
^^
•ч
О
со
t-
сч

tree
ama
• -8
•<
а
=3'
Marg
m
о
СП
ю
»-н
•^
ев
arolin
о
со
arry
к
t-
о
1-й
со
4H
см
aiana
О
J
alio
со
ев
1-3
г-Ц
г—»
СП
г-*
со
41
о
о
Ьв
•ИИ
С!
о
ев
S
_ч
см
о
ем
t-
см
arol.
о
.
•г;
со
S-i
m
t-
-#
СО
4<
со
см
СО
с»
CSJ
со
109

Я Б-.
1 CD Ъ
ч о
ее Я
§g
сВ я
чхоо
ВЗД
-ок
іика-
>«<
я
ев
Ч
(
о
гс
! 1
! к
а
1
і
1
і
! Я"
я
Я*
и
I а?
1 3
і '-?
1 ^
%
ОП
Эа^й
2 « >»з
д » и ®
О (Й „ й
^ а о й
о ё ч
ft к s я
РЗ
%н
нкэохеігв
adBir/аэіг
•киоя^к
Я* W
сЗ тЗ Я
в ^ ч
CD И ©
PC CD rt
§ g §
я ^ 3
Vo 'BHHrj
Vo Asio
О
^^
CO
= _o
o""
I S
g
<u
tr.
iiJ 0 I Э И

free
E-<
a
Я*
О
«в -
fr- ИЗ
Я Я
CD Ч
Я CD
Н CD
d, Ч
ев 3
Я CD
CD РЭ
и:
ialTBd
ОП otfoX
>a
ев
ts
>э
13
Я
сЗ
¦¦ СО
^
і—Г
СЗ
СО^
t-*
ас
О
1-
^
"о
сЗ
СО
>>
о
о
ю
т-Н
со
-#
см
ю
Т1
R
с
о
сі
СЗ
1—1
t-
ст>
о*
с-
о
со
50^
тН
с-
о"
т-(
J,
ft
N
со
СЗ
со
л
о
СЗ
о
с»
ь
-—
в
сЗ
о
>—ч
>s
'Я
я
со
<м
о
тН
со
00
<м
о
гН
со
-<
CD
я
ев
о
о
ее
о
о
С"
о
*¦#
о
о
тН
СО
lH
R
с
1Й^
сГ
іО
ю
сз
ол
1ГЭ*
ее
о
СЗ
СЗ
1—t
^
со*
г
R
«о
cf
*-t
t-
•ч
ід
сч
t-~
сГ
со
fe
•
a
оЗ
о
>»
ТЗ
я
ев
ос
CD
_я
ё?
^
со"
со
тЧ
С-і
о
о"
с-
V
и
я
гЗ
ев
я
о
S3
со
1-1
с^
1С
1—1
-#
t-
тН
Е
R
с
lft_
00
о
cf
сз
ю
а>
СО
Г"*
о
о
СЗ
СП
^г
к
^
к
і-Ч
сі
тН
і-4
1Л
С4
с^
сч
СО
р^
-
a
ев
О
¦—'
>ъ
-я
са
со
со
t-"
OS
и^
ч—1
іЛ
со
t*-
•<
г—1
о
я-
ев
о
со
о
о
ев
ю
СЗ
35
ст
¦^
СЗ
со
т-Ч
a
ев
О
>ъ
^3
я
ев
И)
CD
Й
¦1—1
fe
СО
со"
о
ч*
т-*
^
с-
с-
о
со
со
г-1
СЗ
¦^г
в
к
ft
Оі
СП
о
т*Г
1-1
r-t
со
с^
Рч
•
a
t-3
J2
>э
т5
Й
СО
ч?
О
сзГ
»-*
^
і^-*4
t-
4j
,
о
ев
О
t-4
CD
cq
l-:
i—\
со
¦**
со
СЗ
езэ
г-(
^
J,
-ф
со"
со
со
т-1
о
со
г-
о
СЗ
о"
т-Ч
ел
со"4
в
к
я
с-
со"
со
^
«о
1-Н
^
ю
¦_*-
t-
&ч
(
О
ев
О
н
Я
W
я
я.
CD
*=t
О
о
110

при взбалтывании в течение 7 часов и затем разделяется на
фракции. Метод С (метод Джозеф и Мартин1 а): почву
обрабатывают 0,2% раствором Na2C03 и встряхивают 1 час, после
чего разделяют на ' фракции. Метод F: почву обра-
батывают — HCI в течение часа, промывают от кислоты
и взбалтывают 7 часов в 2^NaOH. после чего, разделяют на
фракции.
Различная обработка имела целью вызвать различную
дисперсию почв. *
Лучшая дисперсия достигалась по методу F, и Миддлъ.-
тои полагает, что более правильной классификацией будет та,
. которая основана на этом методе. Для тех же почв обычным
путем была определена и максимальная молекулярная влаго-
емкость. В нижеследующей табл. Д приведены как
механические анализы Миддльтона, так и мои определения
максимальной молекулярной влагоемкости, причем почвы
расположены в порядке уменьшения этой последней величины.
Приводимые ниже 19 почв были выбраны, как наиболее
характерные, более чем из 200 почв, для которых имелись
механически© анализы.
Сравнивая положение почв но классификации ден. земл.
с их же положением по максимальной молекулярной
влагоемкости, мы видим, что все глинистые (clay) почвы имеют
наивысшую максимальную молекулярную влагоемкость от 3S,7%
до 23%: все песчанистые (sandy) почвы имеют наиболее
низкую максимальную молекулярную влагоемкость от 10,7%
* до 3,9%. Суглинистые почвы как по механическому анализу,
так и по максимальной молекулярной влагоемкости занимают
середину ряда. Внутри этих групп в общем наблюдается
такой же параллелизм, но встречаются и небольшие
перестановки в положении почв, классифицируемых по
механическому анализу и по максимальной молекулярной влагоем-
рости. Однако это частичное расхождение не представляется
мне аргументом против идеи пользоваться максимальной
молекулярной влагоемкостью, как средством для характеристики
механического состава почвы. В самом деле, данные
Миддлътона очень рельефно показывают условность самого
механического анализа. Так, например, почва № 2 по методу А дает
глины (clay) 40,5%, а по методу F 59,9%, количество глины
у почвы № 6 по методу А —15,0%. а по методу Р —54,4%,
у почвы № 3 это различие достигает максимума: по методу А
глины 5,6%, по С —39,0% и по F —42,4%. Фракция silt
дает тоже значительные различия в зависимости от метода:
ш*чва № з по методу А имеет silt—58,7%, а по методуР —
111

37,3%. Данные для песка более выравнены, но даже и здесь
у некоторых почв наблюдаются большие различия: песка
у почвы № 6 ж> методу А — 53,3%, а но методу F — 28,6%.
При таком широком варьировании фракций механического
анализа в зависимости от метода мне представляется
невозможным считать данные механического анализа точно
отражающими действительное содержание тех или других
механических элементов а почве. Поэтому некоторое расхождение
в квалификации почв но механическому анализу и по пред- ч
лагаемому мною методу я склонен скорее приписать неточности
механического анализа, чем моего метода. В самом деле, я
никогда не наблюдал при своих определениях такого различия
в определении максимальной молекулярной влагоемкости,
с какими мы встречаемся в работе Миддльтона при
определении одних и тех же фракций механического анализа по
разным методам.
Кроме того, некоторое расхождение между
рассматриваемыми классификациями возможно и по другой причине.
Возьмем, например, почвы № 3 и № 5 (табл. D). Первая содержит
42,4% глины при максимальной молекулярной
влагоемкости 28,9%. Количество глины в '№ 5 больше, чем в № 3, и
равно 60,4% при максимальной молекулярной влагоемко-
сти 26,2%. Таким образом глины в № 5 больше на 18,0%,
чем в № 3, а максимальная молекулярная влагоемкость № 5
не только не больше, а меньше, чем в № 3 на 2,7%.
Как понимать такое соотношение интересующих нас
величин? Я предполагаю, что нет ошибки ни в данных
механических анализов, ни в определении максимальной молекулярной
влагоемкости, и что мы имеем только кажущееся
противоречие. В самом деле, фракция глины (clay) состоит из частиц
почвы с диаметром от 0,005 мм до 0. Если в исследуемой
фракции по весу будет больше крупных частиц, скажем, от
0,005 до 0,0005, чем более мелких, то внутренняя поверхность
такой почвы будет меньше, чем в том случае, когда во
фракции по весу будет больше мелких частиц. Параллельно
изменению внутренней поверхности изменяется и максимальная
молекулярная шіагоемкость. Поэтому могут и должны быть
случаи, когда при равном по весу содержании глины в почве
одна почва (А) будет иметь 'большую максимальную
молекулярную влагоемкость, чем другая (В). Это возможно в том
случае, когда «глина» почвы А будет состоять из более тонких
частиц, чем «глина» почвы В.
На основании изложенного я думаю, что некоторое
небольшое расхождение в классификации почв по механическому
анализу и по максимальной молекулярной влагоемкости может
вытекать частью из неточности механического анализа, частью
112

из тогб, что фракция глины в разных почвах состоит из не-
-одинакового процента частиц различного диаметра. Первый
.¦случай, как случай ошибки, менее интересен, второй же случай
заслуживает серьезного внимания, ибо при одном и том же
проценте фракции глины мы можем иметь в одном случае
'более крупнозернистую глину, а в другом более
мелкозернистую глину. ;А хорошо известно, что с изменением степени
дисперсности изменяется я ряд других свойств. В то же время
изменение дисперсности глины должно непосредственно
отражаться на максимальной молекулярной влагоемкости почв.
Вот почему я полагаю, что максимальная молекулярная влаго-
емкость дает более правильную общую характеристику
механического состава почв, чем механический анализ. Это тем
>более верно, если сравниваются почвы разных типов, почвы,
развившиеся на различных породах, — словом, это может
^бъттъ всегда, когда имеются условия для образования фракции
глины различной дисперсности.
При налаженной работе в один рабочий д^нь один человек
с одной центрофугой может сделать от 50 до 100 определений *
максимальной молекулярной влагоемкости.
Полагаю, что при такой методике было бы доступно
картографирование почв по их механический свойствам с любой
степенью детальности. Так как с механическим составом
несомненно связаны многие свойства почв (отношение к обра-
<кугке, аэрация, образование корки, распыление,
восстановление структуры и др.), от которых в свою очередь зависит в
известной мере их плодородие, то интересующее нас детальное
картографирование, вероятно, могло бы иметь не только
теоретическое, но и практическое значение.
Кроме вышеприведенной сравнительной классификации
почв по их механическим свойствам, основанной на данных
механического анализа (Миддльтон) и максимальной
молекулярной влагоемкости, я имел еще один случай произвести
подобное же сравнение на 8 почвах. Миддльтон изучал
физические свойства 8 почв из района, затопленното разливом
реки Миссисипи в 1926 г. Мною для тех же почв была
определена максимальная молекулярная влагоемкость.
Механический анализ был произведен по методу Р (см. табл. D).
Результат приведен в табл. Е (см. стр. 114).
Эта таблица, как и предыдущая, свидетельствует о
параллелизме между фракциями «глины» и максимальной
молекулярной влагоемкостью. Фракция «silt» может нарушать этот
параллелизм, если она резко представлена, как это видно
у почв Х° 2 и № з или у почв №№ 4 и 5. Но уменьшение или
.увеличение фракции «silt» улавливается максимальной
молекулярной влагоемкостью.
Почв, и грунтовые воды S
113

Таблица Е.
почвы I
?
*
1
2
3
4
5
6
7
8
¦ея
с
сЗ
О.
?ч
К
ф
0,0
0,0
0,2
0,0
0,2
0,0
од
0,4
Крупный песок
'¦
од
0,2
2,6
0,0
3,5
0,0
5,1
27Д
Средний песок
__
в
ОД
од
4,6
0,4
10,4
0,0
93
43Д
Мелкий песок
п р
од
0,2
31,3
0,5
54,0
0,0
33,2
24,9
Очень мелкий і
песок
э ц е
5,9
3,3
18,6
10,3
9,5
5,6
16,9
2,8
•г—\
СО
Н Т
63,0
73,8
20Д
75,4
6,4
80,3
26,1
0,6
-
<е
я
а х:
30,8
22,4
23,0
13,4
16,2
14,2
9,9
13
Максииальная
молекулярная
влагоемко сть |
18,9
17,3
11,3
10,5
8,4
8Д
6,7
1Д
Эквивалент
влажности
28,6
26,7
17,3
21,5
12,5
21,7
15,0
2,2
максимальная мо-
г. влаго?мк. равна
го аішивал. влаж-
ч ко ?
О СС О О,
рй **»-* А
151
154
153
20&
149-
268^
224
200>
Попытку заменить механический анализ изучением
максимальной гигроскопичности почв сделал Митчерлих 1)..
Однако его предложение, повидимому, не встретило поддержки.,
так как до сих пор никто не воспользовался его методом. Где-
лежит причина такого отношения к реформе механического-
анализа, — сказать, конечно, трудно. Но несомненно, что
одной из причин было, вероятно, то, что теория Родевалъда,
положенная в основу метода Митчерлиха, не пользовалась ни пш-
ротким признанием ни даже известностью. Другой причиной,
затормозившей применение и развитие метода Митчерлиха.
явилось, повидимому, то, что в данных, разработанных по
интересующему нас вопросу самим Митчерлихом, критикой
были усмотрены некоторые противоречия.
На наш взгляд метод Митчерлиха заслуживает полного
внимания и требует дальнейшей разработки и развития.
' Главнейшим дефектом этого метода можно считать то
обстоятельство, что влажность почвы, соответствующая
максимальной гигроскопичности, является не только функцией
величины поверхности почвенных частиц, но что она также
v) A. Mitschchrlich. «Untersuchungenuber diephysikalischenBoden-
eigenschaften», Landwirschaftliche Jahrbucher. Bd. XXX. 1901. H. 3.
11V

зависит от кристаллизационной и химически связанной воды.
Это должно отражаться на правильности определения
величины внутренней поверхности почвы, а следовательно, и на
представлении об относительной величине механических
элементов почвы, неправильно увеличивая показания в-
зависимости от присутствия в почве веществ, содержащих
кристаллизационную и химически связанную воду.
Определение относительной величины поверхности
почвенных частиц по влажности максимального смачивания почвы
несомненно1 уменьшит главную ошибку метода Митчерлиха,
так, как относительное значение «связанной воды»
в методе Митчерлиха должно быть значительно больше, чем
при определении максимального смачивания почвы.
Но теперь даже и дат необходимости стремиться к
уменьшению ошибки от химически-связанной воды при определении
поверхности почвенных частиц, так как мы можем совершенно
исключить эту величину.
Положим, что сравниваются две почвы А и Аг и что
почва А имеет «связанной воды» = а%, максимальную
гигроскопичность = б% и влажность максимального
смачивания = в %; для почвы А± соответствующие величины будут
аД; 6Д ивД.
По смыслу теории Митчерлиха поверхности почвенных
частиц почв А и Аг должны бы относиться друг к другу таким
образом:
Пов. А __ б% — а%
Пов. Ах ~~ б^/о - аі% '
Но вместо этого теоретического отношения фактически
определяется отношение б: 6lf что и представляет основную
ошибку метода Митчерлиха.
Согласно нашим представлениям, отношение поверхностей
тгочв А и Аг может быть представлено так:
Пов. А в% — б%
Пов. Aj Bt%-Bi% *
В этом уравнении все величины определяются
непосредственно из опыта, причем с величиной (а) не приходится
совершенно считаться.
Для почвоведения, в особенности для составления
почвенных карт, равно как и для целого ряда агрикультур-техни-
ческих вопросов, замена механического анализа почв
определением отношений величины поверхностей почвенных частиц
представляет настолько очевидные преимущества, что введение
вышеописанного метода в практику представляется нам весьма
целесообразным.
8*
115

В заключение рассмотрим еще один вопрос, В ОАСШ
уже около 20 «лет пользуются для характеристики
механического состава почв особым понятием «эквивалента влажное.™
почв» (moistur equivalent). Это понятие было введено в
почвоведение Бргігсомг); им же была предложена и методика
определения этой величины. Суть метода заключается
в том, что насыщенная водой почва подвергается в
течение 40 мин. центрофугированию на центрофугф*
развивающей 1 000 д. После центрофугирования обычным путем
определяется (при 105—110° С) содержание воды в почве;
влажность почвы, определенная таким образом, вычисленная
в процентах к сухому весу почвы, и есть «эквивалент
'влажности».
В САСШ этой характеристике придают большое значение,
и имеется очень много работ, где различные -свойства почвы
связываются с величиной эквивалента влажности
(механический анализ, коэфициент увядания растений, в дорожном
почвоведении, пластичность породы и т. д.). В •почвенных
работах дет. земл. САСШ, в работах его Дорожного бюро почвы
всегда характеризуются посредством «эквивалента
влажности».
Я не буду подробно рассматривать ошибки, допущенной
Бригсом при толковании им своих опытов, когда центро-
фуга развивала у него до 5000 д. Наблюдая лишь
незначительное изменение «эквивалента влажности» между 1000—
5000 д, Бриге понял опыт так, что уже 1000 д достаточно
для удаления всей воды, не удерживаемой почвой. На этом
основании он и предложил в своем методе пользоваться центро-
фугой, дававшей только 1000 д, а не 5000 д, приняв срок
центрофугирования равным 40 мин. Ошибка Бригса
заключалась в том, что он, не имея теоретической .концепций
о характере воды, остающейся в почве после
центрофугирования, принял слабое изменение эквивалента влажности между
1000 и 5000 д за предельную влажность, удерживаемую
почвой. Поскольку механические элементы почвы входят в ее
состав не в равных отношениях и не в отношениях, подобных
размытому спектру, постольку мы должны ожидать, что и
величина капилляров в почве должна изменяться скачками.
Я хочу сказать, что процент капилляров некоторых диаметров
должен преобладать над процентом капилляров других
диаметров. При таких условиях эквивалент влажности должен
изменяться скачками, соответственно наибольшим процентам
(
*) В г і g g s L. J. and Mc Lane J. W. 1907. The moisture equivalent
of soil. US Dep. Agr. Bur. of soils. Bui. 45.
116

капилляров тех или иных диаметров. Изменения же
эквивалента влажности между этими группами капилляров
естественно будут небольшими, что, повидимому, и имел в своих
руках Бриге. Этими теоретическими соображениями я
руководствовался, когда предпринимал настоящую работу. При
личном свидании с Бригсом я высказал ему свою точку
зрения на его работу, и в связи с моей теоретической
концепцией на природу пленочной воды я полагал необходимым
вновь исследовать вопрос, пользуясь очень сильной центро-
фугой. Опыт подтвердил мои соображения (см. табл. А, В и С).
В табл. А имеется приблизительно та же сила (1100 д), что
Бриге рекомендует для определения «эквивалента
влажности» (1000 д), и мы видим, что эта сила явно недостаточна s
для удаления всей свободной (т.-е. находящейся под действием '
силы тяжести) воды из почвы. Для этого нужно около 18.000 д.
Поэтому естественно ожидать, что величина максимальной
молекулярной влагоемкости почв должна быть всегда меньше
«эквивалента влажности». Так и есть в действительности.
В табл. D и Е приведены величины «эквивалента влажности»,
как его определяют в деп. земл. САСШ (по Бригсу), и
кроме того в последней графе показана относительная
величина «эквивалента влажности», если максимальную
молекулярную влагоемкостъ считать за 100%. Сравнение показывает, что
1) «эквивалент влажности» всегда больше, чем максимальная
молекулярная влагоемкостъ данной почвы, и 2) что эти
различия непостоянны и в некоторых случаях доходят до 168%.
Подобные же различия были получены мною и у других почв
из коллекции почвенного бюро деп. земл. САСШ, как это видно
из табл. F.
«Эквивалент влажности» (I) взят мною из данных деп.
' земл., максимальная молекулярная влагоемкостъ (II)
определена мною. В последней графе отношение в процентах
первой величины к последней (см. табл. Р на стр. 118).
На основании изложенных в настоящей работе как
теоретических соображений, так и экспериментальных данных, я
полагаю, что понятие «эквивалент влажности» должно быть
оставлено и заменено понятием «максимальной молекулярной
влагоемкости». Установление корреляций между
максимальной молекулярной влагоемкостью и некоторыми свойствами
почв, подобно тому, как это делалось американцами для
«эквивалента влажности», составит ближайшую задачу автора, если
только ему удастся получить обстановку, необходимую для
подобного рода исследования.
Однако уже и сейчас интересно отметить тесную,
повидимому, связь между максимальной молекулярной
влагоемкостью и «коэфициентом завядания». По данным американ-
117

Таблица F.
о
и
о
н
еа
S
о.
№Л5 почв по каталогу
д?парт. з?мл.
ЕЛ
Ф
Я
аэ
X
га
М
о
ев
PJ
п
I I
« «ч
Ф PQ
- я 3
5 5 2 °
я
в процент.
CD
ЕС
Ф
•—I
о
.я
е*
О
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
29407 .
29 676
32 365
31744
30 514 (Panama) .
30 567 (Costa Rica)
30 515 (Panama) .
31736 (Brazil) . .
31.742 (Brazil) . .
30 587 (Costa Rica)
29 741 (Rome Italy)
31 090 (Brazil) . .
8,4
21,7
16,6
34,1
38,0
34,2
38,7
51,6
24,0
29,2
32,4
30,1
2,8
10,0
5,9
16,4
26,1
23,5
28,3
31,4
16,2'
19,8
26,2
28,3
30Q
217
281
208
146
146
137
164
148
150
124
106
ских авторов среднее отношение между «эквивалентом
влажности» и «коэфициентом завядания» равно 1,84. Среднее же
отношение (из 39 опытов) «эквивалента влажности» к
максимальной молекулярной влагоемкоети по нашим наблюдениям
-(таблицы Д и В) равно 1,71. Таким образом весьма вероятно,
что «коэфициенг завядания» совпадает с величиной
максимальной молекулярной влагоемкости. Теоретически этого
необходимо ожидать, так как пленочная вода движется очень
медленно сравнительно с гравитационной и, когда последняя
исчезает в зоне корневой системы, корневые волоски, отняв
пленочную воду у соприкасающихся с ними почвенных частиц,
должны испытывать недостаток воды; пленочная вода,
окружающая удаленные от корневых волосков частицы почвы,
передвигается к корневым волоскам в меньшем количестве,
чем растение расходует в то же время на испарение.
Создающийся таким образом дефицит водного баланса растений и
приводит к завяданию растений.
ив

В. Передвижение воды под влиянием силы тяжести.
Воды почв и грунтов, находящиеся вне сферы действия
молекулярных сил твердых частиц, должны передвигаться под
влиянием силы тяжести. Такое передвижение, не будучи
ничем ограничено, прекращалось бы лишь в центре земли.
Дднако в природе ряд условий ограничивает и даже иногда
еовершедно исключает возможность такого беспредельного
передвижения воды. Изучение этих условий
несомненно разъяснит многие стороны
водного режима почв и грунтов и создаст со
временем одну из интереснейших глав
гидрологии.
Рассмотрим теперь некоторые случаи
равновесия воды в почве, которые позволяют
нам несколько ближе изучать условия
передвижения, воды под влиянием силы
тяжести.
Все опыты этой главы произведены в
широких железных оцинкованных трубках. Эти
трубки имели внутренний диаметр = 4,0 см
;и высоту 10 см. Для получения более
высоких трубок эти 10 см трубки навинчивались
одна на другую ^посредством винтовых
нарезок ИимуфтМ., как это показано на рис.9
и 10. Почва в трубках поддерживалась
кисеей К (рис. 11).
Если через почву было необходимо пропускать ,воду
в течение более или менее значительного срока, то последнее
звено трубки имело две боковые трубочки айв "(А, В и О,
ряс. 12, см. стр. 120), причем трубочка а соединялась с
водопроводом, а по трубочке в стекал избыток воды. Такое
устройство верхнего звена позволяет в сравнительных опытах
поддерживать над почвой во всех трубках одно и то же
давление.
При свинчивании отдельных звеньев трубки нарезки
необходимо смазывать салом или вазелином (зимою), причем
два крайних хода нарезки не смазываются, чтобы по
возможности избежать попадания сала внутрь трубки. Нижний конец
трубки обвязывается редким тюлем. При опытах с песком
поток в трубках уплотнялся постукиванием по трубке
деревянной колотушкой, а при опытах с лессом и т. п. лесс
уплотнялся легким трамбованием. Насыпать лесс следует
небольшими слоями (около 5 см), и каждый такой слой отдельно
119

утрамбовывать. Только ПРИ этом условии можно
рассчитывать на относительна10 равномерность плотности лесса, если же-
Рис. 12.
лесс насыпается слоями 25—50 см, то получается настолько
неравномерное уплотнение, что почти совершенно исключается:
120

возможность установить какие-либо закономерности в распре-
делении влажности почвы. Свинчивание и развинчивание
трубок производилось двумя т. н. водопроводными ключами.
Эти ключи очень удобны для подобного рода работ, они не
требуют никаких дополнительных зажимов, станков и т. п. и
позволяют легко, просто и быстро одному человеку
производить свинчивание и развинчивание трубок. При
сравнительных опытах трубки устанавливались в штативах, как это
показано на рию, 10.
Чтобы предохранить песок от высыхания в верхней части
трубки в тех случаях, когда они должны долго стоять без
притока воды, трубки Д завинчивались сверху крышками,
трубочки а наглухо закрывались, а трубочки в соединялись с про-
мывалками, через которые трубки Д 'и сообщались с
атмосферой (см. рис. 10). При изучении отекания воды из трубок,
для уменьшения испарения стекавших вод, применялся
следующий прием: нижний конец трубки Д (рис. 10) помещается
во влажную камеру К. Эта камера состоит из стеклянного
цилиндра с пришлифованным краем, закрываемым стеклянной
пластинкой Р. имеющей отверстие для конца трубки Д.
Пластинка Р смазывается салом и плотно пристает к краю
цилиндра К. Свободное пространство, остающееся между
концом трубки Д и отверстием пластинки Р, закрывается мокрым
марлевым бинтом М, который по мере подсыхания смачивается,
В камеру К наливается вода и ставится сосуд L для собирания
воды, стекающей из трубки Д.
Пробы для определения влажности берутся таким
образом. Трубка кладется горизонтально и вся развинчивается
ключами. Развинчивание производится не полное, а лишь
настолько, чтобы дальнейшее развинчивание можно было
бы производить рукой без ключей. Такое неполное
развинчивание предохраняет почву от высыхания. Затем по-
_ следовательно звенья трубки развинчиваются' рукой и
в нижней части каждого звена берется проба для определения
влажности.
Я совершенно не исследовал движение воды в
пересыщенных водою почвах при постоянном притоке воды
извне. Меня, напротив, интересовало передвижение воды
в почвах относительно сухих, что ближе подходит к тем
условиям, с которыми обычно приходится сталкиваться
в природе.
Изучим теперь распределение воды в почвах в тот момент,
когда вода перестает передвигаться в них под влиянием силы
тяжести. Этим путем мы выясним те условия, при которых
такое движение делается возможным.
121

ОПЫТ 29.
Для опыта взяты пять пар трубок: А и Аі высотою 10 см,
В и Бі высотою 20 см, В іі Ві высотою 30 см, Г и Г\ высотою
40 см и Д и Ді высотою 50 ел. Трубки наполнены песком г)
так что высота песчаных колонн в трубках была 10, 20, 30,
-40 и 50 см. Вода просачивалась через трубки в течение 3
часов под давлением 2-е ж водяного1 столба2). Затем приток воды
сверху был прекращен и, как только вода стекла настолько,
что поверхность песка совершенно освободилась из-под воды,
«трубки 1-ой серии А, Б, В, Г и Д немедленно же были
положены горизонтально и в них сейчас же были взяты пробы
для определения влажности. Вторая (II) же серия трубок
Аі. Бг, Вь Г\ и Дг была оставлена в вертикальном положении
до тех пор, пока отекание воды из них совершенно не
прекратилось. В последнем я убеждался тем, что в течение суток из
трубок не стекала ни одна капля воды.
Результат опыта приводим в следующей таблице:
«
Высота 3)
л?ска
в ем
50
40
30
20
10
0-1
А
22,35
21,07 |
і
Аі
22,03
20,67
Влажност
г
Б
22,21
21,09
21,57
Ві
"В
21,54
20,75
20,31
21,44
22,37
21,65
21,91
ь п ?
1 ,
12,77
18,46
21,30
20,28
ска
Г
22,41
22,07
22,35
21,94
22,40
в °/о
Г,
2,99
7,47
16,44
18,01
18,16
¦
д
22,33
20,98
21,67
23,35
23,41
23,51
»
Ді
2,38
3,52
7,91
15,09
14,46
15,27
В виду большого интереса тех следствий, которые
вытекают из этого опыта, я приведу результат еще одного
аналогичного же опыта.
г) Пезок оэработан крепкой соляной кислотой и отмыт от глинистых
частиц током воды.
2) Считая до верхней поверхности песка.
3) Считая от нижней поверхности песка.
122

Опыт 30.
Высота
песка
в *см
50
40
30
20
10
0-1
Влажность песка в %
А ! Аг
23,11
21,15
22,25
21,37
В
22,41
21,77
2245
Ві
22,11
21,41
22,34
В
22,55
22,10
• 21,95
22,11
Вг
9,49
19,25
21,47
20,38
Г
22Д7
20,19
21,91
22,63
23,17
Гі
3,36
7,21
16,04
16,91
16,25
д-
21Д8
22,75
21,69
22,33
22,91
23,14
:
Ді
2,18
3,44
6,79
14,09
14,76
15,31
Эти опыты (29 и 30) показывают, что при ст?кашги
влажность песка в коротких колоннах А—Ах и Б—Б,
не изменяется с того момента, когда верхняя поверхность песка
освобождается из-под воды я что в более высоких
колоннах В—Ві, Г—Г\ и Д—Д: в верхних слоях песка
происходит уменьшение влагоемкости песка. Незначительные
различия влажности в трубках А и Als Б и Б19 наблюдаемые в
опытах обязаны, главным образом, неодинаковому уплотнению
песка и, так сказать, представляют ошибку опыта
Что влажность песка в коротких трубках А — А± и Б —Бг
не изменяется в указанных нами условиях, — в этом весьма
легко я точно можно убедиться, наблюдая за трубками после
освобождения верхней поверхности песка из-под воды: в этот
момент в трубке А1 немедленно же прекращается стекание
воды, то же наблюдается и в трубке Бі5 но здесь все же стекает
от одной до нескольких капель.
Иначе ведут себя трубки Ви Г\ и Дг; здесь после
освобождения верхней поверхности песка из-под воды, отекание
воды продолжается, причем воды стекает тем больше, чем
выше трубка. Следствием такою отекания является то, что
влажность песка в верхних частях более высоких песчаных
жолшш значительно уменьшается (с 22% до 2,18%).
Увеличивая высоту песчаных колонн больше 50 см, мы
наблюдаем, что и здесь происходит то же, что и в трубках
Г — Г\ и Д—'Ді5 как это видно из следующего опыта,
аналогичного по постановке опытам 29 и 30.
123

Опыт 31.
Высота
песка
в см
300
290
280
270
260
250
240
230
220
21?
200
190
180
170
160
150
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
¦1-0
Влажность песка в % после
стенания воды
Трубка Е
—
—
—
Трубка Ж
і
—
—
і
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
, —
—
—
2,06
2,40
2,32
2Д6
2,47
2,24
3,05
5Д1
18,21
16,94
16,61
—
—
—
—
2,41
2,41
2,32
2,32
2,74
2,24
2,37
2,91
2,41
2,76
3,38
3,65
3,76
3,41
j
4Д0
3,14
3,44
7,66
14,88
16,68
15,01
Трубка 3
1,99
2,24
" 2,34
2,51
2,35
2,55
2,56
2,60
2,53
2,36
2,61
2,97
2,81
2,88
3,01
2,73
3,03
2,86
2,52
3,35
3,13
4,28
3,84
3,29
3,49
3,38
3,89
6,74
14,78
15,45
14,34
Влажность песка в %
до стенания воды
Трубка И
—
—
—
—
—
—
—
—
24,05
20,90
21,33
21,56
21,70
20,87
20,38
20,20
20,98
21,92
23,05
23,34
22,97
23,08
23,56
23,21
24,07
24,33
24,66
25,43
24,63

Итак, сравнивая распределение воды в высоких колоннах
до стекания (трубка И) я после отекания (трубки Е, Ж и 3),
мы имеем возможность наблюдать как изменения влажности
благодаря передвижению воды под влиянием силы тяжести,
так и окончательный результат этого процесса —
распределение воды в песке в момент равновесия, т.-е. тогда, когда
остающаяся в песке вода уже не передвигается под влиянием
силы тяжести. Как. пи велико изменение в распределении
влажности в толще песка под влиянием силы тяжести, —
это не представляет особого интереса, но зато распределение
влажности в момент равновесия требует самого тщательного
и внимательного изучения, так как здесь — основание и
успех развития в будущем инфильтрационной теории
происхождения грунтовых вод.
Очевидно, что, рассматривая в условиях наших опытов
распределение влажности в толще песка, мы можем говорить
об изменениях влагоемкости песка в связи -с мощностью
песчаных слоев. В этом отношении отметим прежде всего то, что
влагоемкость нижних слоев песка в момент равновесия резко
отличается от влагоемкости верхних слоев: в верхних слоях
она колеблется около 2,5%, тогда как в нижнем слое она
равна 15—16%.
Второе весьма интересное обстоятельство заключается
в том, что как мощность, так и влажность нижнего более
влажного слоя не зависит от высоты песчаной колонны вообще.
В самом деле, в трубках Г\ и Дг (опыты 29 и 30), Е, Ж и 3
(опыт 31) наибольшую влажность 14—16% мы находим в
одном и том же слое 0—20 см, в то время как общая высота тех
же трубок колеблется от 40 (1\) до 300 (3) см.
Между нижними наиболее влажными слоями и верхними
с относительно слабой влажностью наблюдается
промежуточный слой, влажность которого быстро изменяясь, уменьшаясь
снизу вверх. Мощность этого слоя нами не установлена,
в виду сравнительно большой высоты отдельных звеньев
наших трубок (10 см), но, по всей совокупности впечатлений из
наших многочисленных опытов, она равна приблизительно
15 см, занимая в трубках зону 25—40 см.
Мощность этой промежуточной зоны также не зависит
об общей высоты песчаных колонн.
Что касается влажности верхних слоев песка, то здесь,
если не считаться с пестротой данных, обусловливаемой целым
рядом обстоятельств и прежде всего неравномерным
уплотнением песка, влагоемкость можно считать постоянной.
В более мелкозернистом песке (Б) мы находим в общем
ту же картину распределения воды, что и в опыте 31, как
ото видно из следующего опыта:
125

ипыт 32.
Высота
песка
в см
300
290
280
270
260
250
240
230
220
210
200
190
180
170
160
150
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
1-0
Влажность песка в (
стекания
Трубка А
_
—
¦—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
Трубка Б
і
я
—
—
—
—
—
—
—
—
2,82
2,87
3,02
2,94
2,92
- 2,94
„
— ,
—
— .
2,72 '
2,81
2.67
2,94
3,18
3,08
2,93
3,04
2,90
2,82 |
2М j з,гз [
3,31 [ 3,09
4,62
12,52 '
20,94
20,59
6,53 j
18,51
20,83
20,72
20,84 ) 21,42
18,18 |
і
18,65
Уо после
! Трубка В
1
! 2,46
2,49
j 2,57
| 2,48
2,61
2,6S
2,60
2,72
2,72:
2,7а
2,81
2,82
2,69
2;62
2,89-
2,94
3,18^
3,58
4,01
3,85
3,60
3,81
3,57
ьж
4,73
4,1Т
10,11
19,74,
20,47
20,4Т
18,95^

Сравнивая опыты 32 и 31, можно, однако,, отметить и не-
.. которые различия в распределении воды: 1) в
мелкозернистом песке мощность нижнего наиболее влажного горизонта
больше, чем в крупнозернистом песке, достигая .не меяёе-
30—35 см (в крупнозернистом 20 см), 2) влагоемкость этого
слоя б мелкозернистом песке больше, чей в леске
крупнозернистом (около 20% вместо 15%), 3) мощность переходного-
горизонта в мелкозернистом песке больше, чем в
крупнозернистом, занимая в трубках зону от 30—35 см до 60 см.
Как же объяснить наблюдаемое в высоких колоннах
распределение воды в момент равновесия?
На основании изложенного в главе IV мы полагаем, чки
равномерная влажность верхних частей высоких песчаных
колонн есть не что иное, как влажность, соответствующая
максимальному смачиванию того или иного песка.
В этом мы могли убедиться и из опытов с центрофугиро-
ванием (опыты 19—21).
Здесь будет приведен лишь опыт с центрофушрованием
нашего мелкого песка Б. Постановка опыта та же, что к
в опыте 19.
Опыт 33.
Результат опыта таков:
•
Л°№ патронов
Вес патрона до центрофуг. • . .
w после центрофуг. . .
Потеря воды при центрофуг. . .. •
Влажность песка (Б) в % поеле
1
54,12
51,75
2,37
2,62
2
55,67
53Д1
2,56
2,71.
3
54,98
52,31
2,67
2,81
1 '
4
55,41
53,19
2,22
2,69
Таким образом, опыт показывает, что влажность
максимального смачивания нашего мелкого песка (Б), определяемая
путем центрофугирования, такова же, как и 'влажность в верх-
них горизонтах высоких колонн* того же песка (опыт 32)
Что касается нижнего наиболее влажного слоя песчаных
колонн, то образование его обязано исключительно тем силам,
которые развиваются на нижней поверхности песка. Здесь на .
поверхности раздела песок-воздух образуется, невидимому, „
как в сите сплошная пленка воды, поверхностное давление •
которой и удержитет в нижних частях наших песчаных
колонн некоторое количество воды сверх влажности максн-
12Т

мального смачивания. Распределение воды в капилляре
может пояснить нам оказанное. Возьмем сравнительно длинный
стеклянный капилляр (рис. 13) и, поставив его вертикально,
нальем в него 'сверху некоторое количество воды. В
капилляре вода (I) образует мениски а и />, причем кривизна этих
менисков, как зависящая только от вещества капилляра и
его диаметра, будет одинакова. Благодаря этому,
поверхностное давление у обоих менисков остается равным, и вода
должна будет под влиянием силы тяжести падать.
Так как рассмотренные условия не изменятся 1) до
тех пор, пока вода не достигнет нижнего конца
капилляра, то вода, смочив стенки капилляра,
обязательно опустится вниз до конца
капилляра. В этот момент (II) условия равновесия
воды изменятся: в зависимости от
гидростатического давления воды нижний мениск Ъ примет новую
форму йг, Ь2, Ь3, благодаря чему поверхностное
давление у этого мениска увеличится.
Положим, что мениск принял форму 62, т.-е. что
поверхность его стала горизонтальной, тогда
равновесие воды будет возможно при условии:
й
I
ь
vfey
П
14
«. р-р,=д.
Ь: где Р — поверхностное давление, развиваемое сво-
Ряс. 13. бодной поверхностью воды, Pj—поверхностное
давление мениска а и Д — гидростатическое давление
воды находящейся в капилляре, на мениск Ь2,
Если мы увеличим Д, т.-е. высоту водяного столба в
капилляре, то равновесие будет возможно лишь в том случае, если
увеличится Р, т.-е. если мениск Ъ2 примет выпуклую форму Ь3.
При дальнейшем увеличении Д образующаяся на конце трубки
капля, наконец, спадает, когда вес капли становится больше
величины, равной 2 тега, где г — радиус горизонтального
сечения несколько суженной части капли у нижнего конца
трубки и а —¦ поверхностное натяжение воды2).
Если Д уменьшится, то уменьшится иР,и нижний мениск
примет положение и форму Ь. Ближе этот последний случай
равновесия мы рассмотрим в следующей главе.
В условиях наших опытов мы, повидимому, с полным
основанием можем принять, что, как было уже сказано выше,
на нижней поверхности песка наших высоких песчаных колонн
образуется водяная пленка, поверхностное давление которой
г) Если капля не настолько мала, что вся пойдет на смачивание.
2) Хвольсон. Курс физики. 1908. Т. I. Стр. 493.
128

равно поверхностному давлению свободной (горизонтальной)
поверхности воды, т.-е. здесь имеется случай, аналогичный
положению воды -в нашем капилляре, когда снизу вода
ограничена мениском Ь2. В этом легко убедиться и опытом. Положим.
что имеются две высокие песчаные колонны А и Б и что через
них просачивается вода при равных условиях. Прекратим
приток воды сверху и, когда верхняя поверхность песка
освободится из-под воды, погрузим нижний конец трубки Б на
0,25 см в воду, тогда как трубку А оставим в обычном
положении, т.-е. здесь вода будет стекать в воздух. При таких
условиях стеканзгя очевидно1, что, -согласно нашему
представлению, высота и степень влажности нижних влажных слоев >
трубки Б должны определяться поверхностным давлением
свободной поверхности воды. -Следовательно, если высота и
степень влажности нижнего влажного слоя в трубке А будет
такова же, как и в трубке Б, то мы в праве предполагать, что
поверхностное давление водяной пленки у нижней поверхности
наших песчаных колонн равно поверхностному давлению
свободной поверхности годы. Следующий опыт дает ответ на
..этот вопрос.
Опыт 34.
Опыт поставлен с крупнозернистым и мелкозернистым
песком. Трубка А —с "обыкновенным .отеканием в воздух,
трубка Б — отекание в воду (см. табл. на стр. ш).
Опыт показывает, что распределение ©оды в трубках
Д и Б совершенно одинаково (в пределах точности), и таким
-образом мы убеждаемся, что поверхностное давление водяной
пленки, образующейся на нижнем конце песчаных колонн,
равно поверхностному давлению свободной поверхности воды.
Однако необходимо сейчас же отметить, что аналогия
-между нашими песчаными колоннами и капилляром недо-
-статочно полна и не может объяснить всех особенностей
распределения воды в высоких колоннах песка, а именно,
1) вода сплошь заполняет капилляр в его нижней части, тогда
как влагоемкость песка в нижней части высоких песчаных
колони никогда не достигает полной влагоемкости песка
(сравнить опыты 29 и 30 трубки А и Б с опытом 31), и 2) в
капилляре нет переходной зоны, если за таковую не считать зону
мениска, тогда как в высоких песчаных колоннах переходная
зона выражена весьма определенно и достигает значительной
мощности.
Однако только что указанные противоречия легко
устранить, если вместо одного капилляра взять целый пучок
капиллярных трубок различного диаметра, что ближе будет
подходить к тем условиям, которые имеются, в почве. При таком
Почв, в грунтовые воды 9
129

Результаты опыта таковы:
Высота
HQL-Kd
В СМ
200
190
180
170
160
150
140
130
1:0
110
100
90
80
ТО
во
50
40
30
20
11
01
В л аж ность
Крупный песок
Трубка А
іда
1/я
2,03
1,99
1,89
1.94
2,04
2,11
1,99
2М
1,95
2,09
2,1»
2,11
2,44
2,23
3/іі
13,51
1 4.02
14,99
1478
Трубка ?
1ЛЛ
2.1U
2Д5
2,11
1,96 '
1,84
1,97
1,77
1,77
2,02
1,89
1ДЗ
іде
¦2,04
2,09
2,20
3,40
13,58
14,83
14,82
14,94
песка
Мелки
і
Трубка А
і
2,05
2,34
2,41
2,2а
2,43
2,02
2,47
2,03
2,71
2,80
2,75
2,81
2,67
2,в5
3,11
6*,03 *
11,04
16,41
17,40
18,35
19,86
в_%
\ песок
Трубка Б
2,41
2,39
2,40 '
2,38.
2,54
2,48
2,41
2,43
2,ЯО
2,65.
2,71
ч№
2,74
2,75
3,01
6,55'
11,70
15,30
іе-,оі
18,25
1»,45
допущении легко представить образование переходного
горизонта, рассматривая последний как зону, где оканчивается
капиллярное поднятие воды в капиллярах различных
диаметров. Это соображение находит точку опоры й в опытах.
Выше было уже указано, что водяная пленка, образующаяся
ш нижней поверхности песка, имеет поверхностное давление,
равное поверхностному давлению свободной (горизонтальной)
поверхности воды (опыт 34). Следствием этого должно-
являться то, что как при капиллярном поднятии воды снизу
вверх, так и при отекании воды сверху вниз мощность
нижнего влажного горизонта песка и степень его влажности:
130

должны быть одинаковы. Опыты подтверждают эти
соображения. Возьмем 2-метровую колонну песка, пропустим через
нее значительное количество вода и по окончании отекания
избытка воды развинтим трубку на две равные части: в нижней
половине исследуем немедленно распределение воды в
зависимости от высоты, верхнюю же полсивину трубки опустим
нижним кондом1) в воду, чтобы определить высоту капиллярного
поднятия воды в нашем песке.
Капиллярное поднятие воды в песке продолжалось две
недели и, вероятно, оно достигло своего максимума, так как
параллельное наблюдение в стеклянных трубках показало,
что видимое на глаз передвижение воды прекратилось уже на
4-й день в крупнозернистом песке и на 6-й в мелкозернистом
песке.
На 15-й день после начала капиллярного поднятия воды
трубки были разобраны и определена влажность песка.
Трубки погружались в воду на 2 см и уровень воды
поддерживался все время на одной и той же высоте. Опыты были
произведены с крупнозернистым и мелкозернистым песком.
Результаты опытов приведены в следующей таблице.
Опыт 35.
Высота
песка
В СИ
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0-1
В воде
Влажность
R крупнозерн.песке
д 1 При ка-
ртркания ПИЛЛЯРН-
отекания, 1Г0ДЯЯТИИ
1,89
2,07
1,45
2Л2
-
2,54
2(20
2,22
6,02
13,65
15,66'
15,30
—
1,78
1,86
1,95
2,07
1,86
2,12
2,38
3,35
11,83
16,38
16,10
19,25
песка
Б мелкозі
При
отекании
2,58
2,65
2,66 ,
2,80
3,63
5,29
1018
16,69
17,78
17.39
19,06
—
в с/о
зрн.песне
При ка-
пилдярн.
иозчятия
2,71
2,44
2Л4
2,75
3,01
3,55
7,63
13,24
13,49
16,23
19,36
21,96
[) Обвязав его тюлем.
9*
131

Мы видим, что в опыте с крупнозернистым песком
распределение ©оды в леске одинаково как при отекании, так и
при капиллярном поднятии, что вполне .согласуется с
вышеизложенными соображениями:. Что же касается
мелкозернистого песка, то здесь наблюдается некоторое различие в
степени влажности соответствующих слоев. Однако-, принимая
во внимание, что это различие лишь количественное, а не
качественное, так как вода поднялась при капиллярном
поднятии: до той же высоты, на которой она остановилась и при
отекании, можно думать, что наблюдаемое в этом случае
различие в степени ¦влажности' обусловлено лишь неточным
характером почвенных капилляров, заполнение которых при
движении воды снизу вверх должно быть всегда более слабым,
чем при движении воды сверху вниз. В крупнозернистом"
песке, где абсолютная величина пор должна испытывать
меньшие колебания, чем в песке мелкозернистом, неточный
характер почвенных капилляров должен отражаться на изучаемом
явлении значительно слабее, чем в песке мелкозернистом, что
в действительности и наблюдается.
Таким образом, на основании вышеизложенных
соображений и опытов, мы приходим к заключению, что большая
влажность нижней зоны высоких песчаных колонн обусловлич '
вается поверхностным, давлением водяной пленки,
образующейся на нижней поверхности песка и удерживающей столб
воды, высота которого равна высоте капиллярного поднятия
воды в той же породе.
Значительно труднее понять вторую особенность влажного
слоя высоких песчаных колонн, а именно, что влажность
их никогда не достигает влажности, соответствующей полной
влагоемкости данной породы, как это видно уже из сравнения
опытов 29 и 30 трубки А и Б с опытами 31, 34 и 35 ls),
где влажность в коротких трубках достигает 20—23%, тогда
как в длинных она колеблется от 14 до 16%. Вероятнее всего,
что это явление обусловливается различной величиной
почвенных пор (в схеме — неточным характером почвенных
капилляров), но дать более или -менее і исчерпывающее объяснение
этому явлению в настоящее время невозможно без
дополнительных исследований. Эти исследования должны иметь'
серьезное значение и в изучении вопроса о движении
грунтовых вод в тех случаях, когда водоносная порода не
насыщена водой ДО' состояния полной своей влагоемкости.
В глинах вода распределяется в момент равновесия, по-
видимому, аналогично распределению ее в песках. В атом
х) В опытах 34 и 35 иметь в виду только трубки е крупнозернистым
веском.

убеждают нас опыты над распределением воды б лессе. Опыты
с лессом производились по тому же плану, что и опыты
с песком, с тем лишь отличием, что мелкоразмельчеиный лесс
уплотняется при насьшании в трубку посредством легкого
трамбования. Производство опытов подобного рода требует
значительного времени в виду крайне медленного
передвижения воды в глинах, что при ограниченном количестве
трубок весьма сильно отражается на масштабе соответствующих
работ.
В следующем опыте приведены результаты наблюдений
над распределением влажности в лессовых колоннах, причем
в трубках Б, Д, Б и Ж, были произведены также и наблюдения
над просачиванием воды. Эти последние наблюдения
показали, что просачивание воды через лесс сначала идет более
медленно, затем усиливается и, достигнув максимума, снова
начинает уменьшаться. До какого предела продолжается это
уменьшение, исследовано не было. Приток воды сверху
прекращался всегда лишь после того, как просачивание по
достижении максимума начинало уменьшаться, и, таким
образом, отекание избыточной воды из лессовых колонн
начиналось лишь после того как просачивание воды через колонны
уже достигало своего максимума.
> О п ы т *б. Трубка Б.
Высота колонны лесса Ю см. Вода прилита сверху в 1 ч.
дня 14 августа и, находясь все время под давлением
12-сантиметрового водяного столба (от верхней поверхности воды до
верхней поверхности песка), просочилась снизу к 11 ч. утра
17 августа в количестве 185 куб. см. С этого времени
наблюдения над просачиванием производились регулярно и
результаты их даны в следующей таблице:
Время просачивания
11 ч; ут. 17 августа—11 ч. ут. 18 августа
11 . „ 18 „ -12
12 „40 к. д. 19 авг.—11
3 „дня 22 августа— 3
3 , 15 м. д. 23 авг. —10
10 , ут. 24 августа — 9
9 „30м.ут.25 авг.—10
Ю „ ут. 26 августа —10
Ю „ , 27 ш —10
Ю п , 28 . -10
40 м. д. 19 авг.
20м.ут.'20 „
15 м. д. 23 „
ут. 24 августа
30 м. ут. 25 авг.
ут. 26 августа
- 27
. 28
„ 29
Количество
просочившейся
воды в куб. см
. 153
. 196
. 240
. 362
- 263 •¦
. 312
. 307
. 294
. 282
. 284
Просочилось
воды в 1 ч.
в куб. см
6.4
7,6
¦ 10,6
14,9
14,0
13,3
12,5
12,3
11,8
11,8
В 20 ч. утра 29 августа вода, находившаяся в трубке над
лессом, была отита, и таким образом приток воды к лессу
133

был -прекращен. После этого из трубки стекло 0,2 см воды*
и Затем отекание совершенно прекратилось.
Трубка Д.
Высота колонны лесса 100 с,п. Вода прилита сверху
в 1 ч. дня 15 августа и. находясь все время под давлением
12-сангимегрового водяного столба, просочилась снизу к 12 ч.
дня.22 августа в количестве 10 куб. см. С ..этого момента
регулярные, наблюдения над просачиванием показали
следующее: ' •
*
Время просачивании
12 н. дня 22 августа— 3 ч. 20 м. д. 23 авг.
3 . 20 м.д. 23 авг.—10 „ ут. 24 августа
10 „ ут. 24. августа— 9 „ 20м.ут. 25авг.
9 » 20м.ут.25авг.—10 „ jt. 26 августа
10 9 ут. 20 апг ста—10 „ . 27
10 „ „ 27 , -10 ¦„ ,28 . .
W • • 28 і -10 „ „ 2У
количество
просочившейся
воды в куб. см
. . . 32,9
. . . 20,0
. .. 25,2
. . . 26Д
. . • 25,5
. . 25,3
. . 24,8
Просочилось
воды в 1 ч.
в куб. см
1,20.
1,07 ..
1,08
1,07
1,06
. -1,05
1,03
В 10 ч. утра 29 августа вода, находившаяся над лессом,'
была слита, и таким образом приток воды к лессу был
прекращен. После этого отекание воды из лесса продолжалось,
и"к 4 ч. 15 м. дня 30 августа стекло 3.1 куб. см. Наблюдении
31 августа и 1 сентября показали, что стекание воды
прекратилось к 4 ч. 15 м. дня 30 августа. Трубка разобрана и
определена влажность лесса.
Трубка Е.
Высота колонны лесса 200 сдс. Вода прилита сверху
в 1 ч. дня* 15 августа и просачивалась под давлением.
12-сантиметрового водяного столба до 1 сентября, когда давление было
увеличено до lib¦¦ см. Просачивание воды снизу началось
2 сентября. С этого момента регулярные наблюдения над
просачиванием показали следующее:
Время ліросачяваиия
1
10
30
5
ч.
я
м
дня 2 сентября-
30 м. ут. Зсент,-
ут.
и
веч
4 сэнтября-
5 п ~
- 9
-10
-10
- 5
-10
аиия
ЗОм.уг. Зсент.
ут. 4^ сентября
„ 5
веч.6 „
30 м. ут. 7 сект.
Количество
просочившейся '
воды в куб см
. . 41,3
• . 55,8
. . 57,4
. 69/2
. . 37,9
Просочилось
воды в 1 ч.
в куб. см
2,01
2,28
2,39
2,23
2,17 ,
134

В 1 ч. дня 7 сентября вода, находившаяся над лессом,,
¦была слита, и тшішм образом приток воды к лессу был
прекращен. После этого отекание воды продолжалось, как это видно
.из следующей таблички:
Время отекания
1 ч. дйя7 сентября1
"9 „ У'т. В „ • -
8 „ 3.0 м. ут. \) сент. — V)
У „ 15 „ .10 „ —10
10 „ ут. 11 сентября—10
10 , „ 12 , -11
11 . '. 13 ¦ -10
10 . . 14 „ —10
9 ч. ут. 8 сентября
8 - 30 м. ут. 9 сед г.
15м.утЛ0 „
ут. 11 сентября
. 12
ш 14
- 15 . .
Воды стекло
всего
. . 17,5
. . 6.2
. . 3,2
. . 2,4
. . 2,4
. . 1.2
. . ОД
. . 0,0
в куб. rj
в 1 час
. 0,88
0,25
0,13
0,10
ОДО
0,05
0,00
0,00
15 сентября трубка разобрана й определена влажность
лесса.
ПР
Трубка Ж.
Высота колонны лесса 300 см. Вода прилита сверху'
в 1 ч. дня 15 августа и Діросачивала под давлением 12
сантиметрового водяного столба до 7 сентября, когда давление было
увеличено до 67 см. Просачивание воды снизу началось
13 сентября. С этого времени регулярные наблюдения над
просачиванием показали следующее: . - -
Время просачивания
Воды просочилось в куб: см
всего в 1 час
11 ч. ут. 13 сентября—10 ч. \т, 14 сент.
10 „ .„14 „ - 9 . и 15
9 . .15 ¦- -10 , „ 16 „ -
Ю „ Л<'> „ -10 „ „ 17
U) „ „17 ч — 9 „ ЗОм.ут.18 ,.
И , 30 м. vt.18 сент.—U * Мм.уг.іУ „
11 „ЗОм.ут.19 . —11 я20к.ут.20 „
11 „20м.ут.20 „ -И „ ут. 21
11 , vt. 21 сентября- 9 „ „22 ' „
9 „ „ 22 „ -10 я „ 23
U) „ „ : 3 : „ -10 „ „ 24
10 ... 24 . — 9 „ ЗОм.ут. 25 „
9 „ 30м.ут.27>сент.—10 „ 30 „' , **6 „
Ю „ 30. . 2*'» я -- 9 „ НО, „ 27 ,
9 „ 30„ „ 27 . -10 „ 30 я „ 28 „
47,3
47,3
52,1
50,3
50,7
52,8
54,2
. 54Д
51,0
58,9
55,8
56,4
59,3
52,9
57,3
2,00
2,06
2,08
2,10
- 2,14
2,20
2.31
2,25
2,32
2,36
2,33
2,40
2,37
2,30
2,29
В 16 ч. 15 м. вечера 28 сентября вода, находившаяся над
лессом, была слита, и таким образом приток воды к лессу был
прекращен. После этого отекание воды продолжалась, как это
видно из следующей таблички:
135

Время отекания
Воды стекло
всего
G ч. 15 м. в. 28 сентября—1 ч. 15 д. 29 сентября . 30,8
1 „ 15 м. д. 29 „ —6 ч. 45 в. 30
6, 45 м. в. 30 „ —10 ч. у. 1 октябр
10 в утра 1 октября—12 н.іом. д. 2 ,,
12 „ 15 м. д. 2 . -2 ч. д. 3
2.3 октября—11 ч. у. 4 октября .
11 щ у. 4 октября—10 ч. у. 5 октября ......
Ю . у. 5 октября— 9 ч. 30 м. у. 6 октября .
9 „ 30 м. ут. 6 октября—10 ч. ут. 7 октября .
10 , ут. 7 октября—10 ч. ут. 8 октября
10 , ут. 8 октября—11 ч. 30 и. ут. 9 октября .
11 „ 30 м. ут. 9 октября-12 ч. д. Ю октября .
12 „ дня 10 октября—10 ч. ут. 11 октября . . .
10 щ ут. 11. „ — 6 „ веч. 12 „ ...
С . веч. 12 „ - 2 , дня 13 „ ...
2 и дня 13 „ — 8 „ веч. 14 . ...
8 „ веч. 14 „ — 6 ? веч. 15 „ ...
6 „ веч. 15 . — 8 „ веч. 16 ? ...
8 „ веч. 16 „ — 2 „ дня 17 , ...
2 . дня 17 я - 8 „ веч. 18 „ • ...
8 . веч. 18 „ -10 „ ут. 20 „ ...
10 „ ут 20 „ — 5 „ веч. 22 . ...
5 „ ве ч. 22 „ — 6 „ веч. 24
6 „ ве ч. 24 , — 8 „ веч. 26
8 „ веч.26 „ —12 , 30 м. дня 28 октября
12 „ 30 м. дня 28 октября—12 ч. дня 30
12 „ дня 30 октября—11 ч. ут. 1 нвября ....
11 . ут. 1 ноября-12 ., дня 4 „
12 , дня 4 „ — 7 я веч. 8 „
7 . веч. 8 , —12 „ дня 11 „
12 „ дня 11 „ —12 „ дня 12 „
12 „ дня 12 „ —11 . ут. 14 .
11 щ ут. 14 . -11 , ут. 16 .
11 . ут. 16 „ -11 . ут. 17 „
11 . ут. 17 , -12 „ дня 18 „
12 „ дня 18 „ -11 „ ут. 19 „
11 . ут. 19 „ —12 „ дня 20 .
12 п дня 20 „ -И „ ут. 21 .
24,2
я . 8,3
11.4
8,3
5,2
4,0
4,1
3,2
2,6
2,4
2,6
1Д
1Д
1,5
2,4
м
1,6
1,3
1,7
2,4
3,7
1.&
2,8
. . 3,8
4,0
2,3
3,8
4,2
2,8
0,7
1,2
0,2
0,2
ОД
од
. . 0,0
. . 0,0
в кг/б. слг
в і час
1,63
1,04
0,54
0,44
0,32:
0,25.
ОДТ
0,15
одз.
0Д1
' 0.03
0,11
0,08
о,ог>
0,08
0,08
о,ое
ом
0,07
0,06
0,06
0,07
0,04
0,06-
0,09
0,08
0,05
0,05
0,04
0,04
0,03
0,03
0,00-
0,00
0,00'
0,00
0,00'
о;оо-
21 ноября трубка- была разобрана и определена влажность
лесса.
Приведенные наблюдения показывают нам, что,
действительно, при просачивании воды через лесс наблюдается
maximum просачивания. Независимо от того, что это- явление
представляет самостоятельный интерес, с ним необходимо считаться
при производстве опытов, аналогичных нашим,, где изучается:
энергия просачивания.
Рассмотрим теперь влажность лесса в зависимости от
высоты лессовых колонн, причем заметим, что в трубках А, В
и Г отекание считалось закончившимся тогда, когда в течение;
суток из трубок не стекло ни одной капли воды.
133

Влажность лесса в % после стенания
Высота в гм
300
290
280
270
260
¦^
250
240
230
220
210
200
190
180
170
160
150
140
130
120
ПО
100
90
8?
70
60
50
40
30
20
10
0-1
ЗДДО
Е
Ж
37,02
34,94
і
|
'
і
і
\
•
: 32,35
27,44
і
| 27,61
35,82 28,81
29,72 J 29,25
35,21
34,27
30,27
25,41
25,43
25,56
27,72
26,92
27,95
27,75
28,54
28,06
35,24
28,36
^24,00
24,88
25,63
24,83
25,04
25,70
29,11
26,25
25,09
25,96
26,69
26,30
24,4.0
24,33
25,36
25,89
2(>\84
27,82
29,67
36,42
26,50
21,41
20,88
21,06
г ¦
23,38
22,38
22,20
20,98
2і,ба
23,52
22,92
25,32
22,85
22,97
23.98
24,44
2 4,33
25,17
26,01
26,24
28,26
28т57
29,13
28,63
29,27
33,06
33,03
34,70
31,65
33,33
. 34,52.
13*

Приведенные наблюдения показывают, что в лессе, в
общем, наблюдается та же картина, что и в песке: 1) влатоем-'
кость лесса в высоких колоннах уменьшается. в верхних
частях колонны и 2) в самых нижних зонах высоких лессовых
колонн влагоемкость лесса не достигает полной своей влаго-
емкости. К сожалению, мне не удалось пока осуществить
•опыты с лессом в настолько длинных трубках, чтобы
получить -зону с постоянной влажностью, как это наблюдается
в песках, но тем не менее нет никаких оснований сомневаться,
что такая зона должна быть и в высоких лессовых колоннах.
В этом нас убеждает распределение влажности в трубках Г, Д,
Е и Ж. где с увеличением высоты с 50 см до 3 м влажность
уменьшается почти с 28% до 21%. Несомненно, что,
увеличивая высоту лесса больше 3 л, мы понизили бы влагоемкость
его меньше 21% и достигли: бы постоянной влажности,
соответствующей максимальной молекулярной влагоемкости лесса.
Следует, однако, отметить, что подобные опыты требуют много
времени, крайне вообще громоздки и нуждаются в известных
¦специальных условиях (помещение, более или менее
равномерная температура и др.).
Изучение распределения роды в лессе лишний раз
позволяет нам обратить внимание и подчеркнуть важное .значение
^поверхностей раздела, в распределении воды в почве; в песке
это резко обнаруживается на нижней поверхности
песчаных колонн, в лессе же не менее резко выступает значение
верхней поверхности лесса, как это видно из
вышеприведенной таблицы—труб ни В. Г. Д. К и Ж. Для большей наглядности
приведем интересующие нас данные здесь непосредственно:
Труб к и
Мощность лесса в см
Влажность лесса у верхней
поверхности в %
Влажно ть лесса на 10 см ниже всрхнел
поверхности лез'а
В
:0
35,82
29,72
Г
ПО
32,35
27,44
Д
100
30.27
25,41
Е
200 1
. ¦, ¦ і
¦ j
28,36 |
24,00;
ж
:-Юі)
2<>,50
21.41
Теперь мы ознакомимся с теми явлениями, которые
возникают в почве при нарушении рассмотренного нами
установившегося равновесия воды в почве.
Возьмем невысокую (10 см) песчаную колонну-и будем
-фильтровать через.нее воду, как, в опытах 29 и 30 (трубки А).
Прекратив приток воды к песку и внимательно следя за,
138

фильтрацией оставшейся лад песком воды, мы заметим, что
в/тот момент, когда верхняя поверхность песка .совершенно
освободится от воды, прекратится и стекание воды снизу.
Й сколько бы затем песок ни стоял (конечно, будучи защищен
от испарения и при той же самой, приблизительно,
температуре), из него не стечет ни одна капля воды. Исследовав
влажность такого песка, мы найдем ее равной 21—23%
(опыты 29 и 30 — трубки А и AJ. Таким образом в нашем
леске при высоте песчаного.слоя в 10 а и при влажности его,
равной 21—23%, устанавливается равновесие в распределении
воды, обусловливаемое всей совокупностью молекулярных сил.
-с, одной стороны, и силой тяжести — с другой. Очевидно, что
лесок не в состоянии удержать большего количества воды.и
что-иоэтому всякая кайля воды, прилитая сверху, должна стечь
елизу. И действительно, приливая в указанных условиях
к. песку по каплям воду, мы замечаем, что она немедленно
каплями же стекает снизу. При удачном подборе величины
приливаемых капель можно достигнуть."того, что приливание.
и стекание воды будет происходить капля за каплю.
Специальные опыты показали, что в рассматриваемых
нами условиях вся прилитая вода стекает. Эти опыты
производились таким образом, что на песок выливалось'
определенное количество зоды и учитывалось количество стекавших вод.
Количество прилитой и стекшей воды определялось
взвешиванием.
Опыт
37.
Высота, колонны пеена 10 см
Прилито воды Стекло воды
и В г
0t5S 0,50
4,72
2,ЗЬ
4,25
0,91
Всего 12,74
4,71
2,37
4Д9
0,89
12,66
Опыт 38.
Условия опыта 37
Прилито воды
В 1
7,11
1,14
10,65 ......
3,22
1,47
Воего 23,59
Стекло воды
в г
7,05
1,03
10,74
3,22
1,39
23,43
139

Так как стекание происходит немедленно же вслед за
проливанием воды, то очевидно, что оно обусловливается
изменением ооотаяния равновесия воды в толще песка, которое весьма
быстро передается с верхней поверхности песка (приливание)
на нижнюю (отекание). В этом легко убедиться и посредством
опыта, приливая сверху не чистую воду, а слабый раствор
Li С1: в этом случае с низу песчаной колонны стекает вода, не
содержащая и следов Li CI (Li С1 определялся
спектроскопически) и весь Li С1 распределяется в поверхностном слое песка.
Увеличивая высоту песчаной колонны до 20—25 см
(крупнозернистый песок), мы наблюдаем те же явления, что и в
короткой 10 см колонне, с тем лишь различием, что между
прилипанием воды сверху и началом ее отекания снизу проходит
несколько секунд — от 1 до 4—5 в зависимости от высоты
колонны.
В высоких песчаных колоннах, где уже имеется зонаг
влажность которой соответствует максимальной молекулярной
влагоемкости, мы встречаемся с совершенно иными явлениями.
Опыт 39.
Возьмем песчаную колонну (крупнозернистый песок)
в 2 м высотой, пропустим через нее в течение некоторого
времени воду и затем, остановив приток воды, -выждем пока
прекратится отекание вода из трубки.
В данном опыте таким образом стекло 666,7 куб. см. Когда
стекание окончилось, было опять прилито 50,0 куб. см. воды, при
чем вновь стекание началось лишь через 17 ч.
50 м. Регулярные наблюдения над отеканием вновь прилитых
50,0 куб см показали следующее:
Продолжительность Стекло воды
стенания в куб. см
6 ч. 10 м 8,0
24 я 00 „ 20,2
25 „ 15 . 13,7
22 „ 00 -. 4,4
23 „ 45 „ 1,6
25 „ 30 „ .......... . 0,9
21 . 00 „ 0,6
24 , 00 0,3
22 „ 40 9 ¦ ОД
24 „ 00 ОД
23 . 30 , 0,0
24 „ 00 0,0
Всего .... 50,5
Таким образом опыт показывает, что и в высоких
колоннах при нарушении установившегося равновесия путем при-
140

лявання воды равновесие вновь устанавливается лишь после
того, как из песчаной колонны воды стечет ровно столько,
сколько ее было прилито.
В этом отношении высокие колонны отличаются от
низких (1—20 см) только тем, что здесь отекание воды отделено
от прилипания значительным промежутком времени (17 ч.
50 м.), тогда как в коротких колоннах отекание наблюдается
почти непосредственно вслед за прилипанием воды.
Как же происходит отекание воды в случае нарушения
установившегося равновесия в высоких колоннах почвы?
Наблюдается ли здесь то же, что и в коротких колоннах или
же дело складывается как либо иначе?
Решение этого вопроса с гидрологической точки зрения
весьма важно, так как здесь мы получим ответ на наиболее
важные и трудные вопросы инфильтрационной теории.
Предстояло решить вопрос — чем обусловливается
отекание в высоких колоннах песка, при нарушении
установившегося уже равновесия, путем приливания новых количеств
воды: тем ли, что прилитая вода просачивалась через всю
•толщу песка и затем стекала, или же тем, что приливание воды
изменяло в верхних слоях колонны состояние равновесия, что
отражалось в свою очередь на равновесии нижних слоев
колонны и приводило к отеканию воды из этих последних, как
это мы видели в коротких колоннах?
Поставленный вопрос был разрешен следующим образом.
Брались высокие песчаные колонны и чрез них фильтровалась
некоторое время вода. Затем приток воды прекращался и
избыток ее стекал. Когда отекание совершенно заканчивалось
и, следовательно, наступало равновесие воды в почве, на
поверхность почвы наливалось некоторое количество весьма
слабою раствора Li С1г). Через то или иное время начиналось
стекание воды, по окончании которого трубки развинчивались,
при чем определялась влажность песка и присутствие Li 01
в различных зонах колонны.
По присутствию Li С1 мы устанавливаем, до какого места
передвигалась прилитая вода, определение же влажности
давало нам картину распределения воды в колоннах в жела-
г) Раствор Li С1 следует приливать по каплям и с такой быстротой,
чтобы он успевал просачиваться, не образуя на поверхности песка
сплошной водяной пленки. В последнем случае наблюдается почти немедленное
ст?кание воды из трубки, вызываемое сжатием воздуха, находящегося
в песке, в чем легко убедиться и простейшими опытами. Это, так сказать,
пневматическое выжимание воды не имеет ничего общего с отеканием
воды, непосредственно обусловливаемым вновь прилитой водой, и может
ввести исследователя в заблуждение при решении соответствующих
вопросов, если не принять во внимание вышеуказанной предосторожности.
141

гельный для нас момент. Присутствие Li 01'определялось
"спектроскопически," причем для усиления видимости линии
лития особой ширмой затенялась весьма интенсивная линия
натрия.
В следующем опыте приведены результаты наблюдений
над 3 трубками высотою в 1. 2 и 3 м.
Опыт 40.
Песок крупнозернистый, как в опытах 29, 30, 31 и т. п.
Трубка высотою 1 м.
Вода фильтровалась через песок в течение 1 часа. Приток
воды прекращен в 1 ч. дня, когда и началось >ет?кание.
с 1ч. д. 1 мая
„ 1 ш 15 м. д. 1 мая
„ 6 „ 35 м. в. 1 „
„ 11 „ у. 2 мая
„ 11 , 50 м. у. 3 мая
щ 10 „ 10 м. у. 4 .
. 7 „ 15 м. в. 4 #
» 11 » у. 5 мая
Воды стекло
до 1 ч. 15 м. д. 1 мая
в б „ 35 м. в. 1 „
„ 11 „ у. 2 мая - .
„ 11 „ 50 м. у. 3 мил
, 10 „ 10 м. у. 4 .
, 7 И 15 М. В. 4 „
„ 11 . v. 5 мая . .
. 11 - у. 6 .
150,0
110,0
12,7
О,.j
1-Й
0,7
ОД
0,0
%уо. см
Всего отекло .
. 280,6 куб. гм
В 11 ч. G мая в трубку по каплям было прилито
25, 5 куб. ел слабого раствора Li С1. Отекание иод влиянием
вновь иршштого раствора видно из следующей таблички: ;
11
7
10
7
10
6
11
12
12
11
11
ч. у. 6 мая
„ 30 м. в. 6
. 45 м. у, 7
„ 30 м. в. 7
, 30 м. у. 8
„ 40 м. в. 8
„ 20 м. у. 9
„.20 м. д. 10
„ 2Ь М. Д. 11
„ 45 м. у. 12
„ 30 м. у. 13
мая
»
*)
я
п
п
»
п
ДО
•Л
В
Щ
9
т
»
У!
п
7
10
<
10
6
11
12
12
11
11
12
Воды стекло
ч. 30 м- в. 6 мая 0,1 куб. с.ч-
„ 45 м. у. 7 , ....... 8,0
„ 30 м. в. 7 „ 3,5
„ 30 м. у. 8 „ 2,2
„ 40 м. в. 8 п . 0,6
. . 20 М. у. 9 ц 1,6 - »
„ 20 м. Д. 10 „ 1,7
я 25 м. Д. 11 „ - 0,5
, 45 м. у. 12 „ ....... 0,3
, 30 м. у. 13 „ ОД
. 14 мая 0,0
Всего стекло 19,6 чуб. см
142

•о f\
Распределение влажности и Li С1 видно из следующей.-:
таолички:
Высота
в см
100
90
80
' 70
во
50
40
30
20
10
0^1
Влажность
песка в %
* 1.73
1,88
1,97
2,03
2,21
1,S9
2.58
5ДЙ
14,9S
15,37
10,37
Li CI
есть
т
*
*
*
*
щ
„
нет
Щ
и
Трубка высотою 2 м.
Вес песка 4446 г. Вода прилита сверху в 5 ч. 19 м. в.
6 мал и просочилась снизу в 5 ч. 40 м. в. 6 мая. К 6 ч. в.
6 мая воды профильтровалось через трубку М5*куб. см, за
следующие 15 м. профильтровалось вновь 635 куб. см (при
давлении 2-саішіметрового водяного столба). Приток воды к песку
прекращен в 6 ч. 15 м. в. 6 мая, когда началось ст?кание:
Воды отекло
с (і ч. 15 м. в. f> мая до
7
П
И
12
7
15
25
55
25
20
20
7 ч. 15 м. в. в
И „ 25 „ у. ,7
7 „ 55 „ в. 7
11 „ *25 „ у. 8
12 „ 20 „ д. и
7 „ 20 , в. 9
12 ., 30 ,. д. 10
Всего
мая ....
•t ' '
. • . .
п '
„ • . .
I? ....
и ...»
стекло . . .
. . 570,5 куб. см
. - . 146,0 . „
. . . 7.0 „ .
. - . 7,0 „ w
. - . 0,9 „ ;
. . . 0,0 „ „
. . 0,0 „ щ
. . Т31,9 *¦?/<>. <*-«
В 1 ч. 45 м. дня 10 мая в трубку по каплям было прилито
52.5 куб. см слабого раствора Li С1. Отекание воды под
влиянием прилитого раствора Li 01 видно из следующей таблицы:
1 ч. 45 м. д. 10 мая
7 , в. 10 мая
11 „ 45 м. у. 11 мая
12 „ 30 м. д. 12 „
В о д ы стекло
до 7 ч. в. 10 мая 0,0 куб. см
„ 11 „ 45 м. у. 11 мая 15,5. .
„ 12 „ 30 м. д. 12 и 19,2: „ .
„ 11 „ у. 13 мая 5,8 щ „ .
143-

11 ч. v. 13 мая
12 , д. 14 „
12 , Д. 15 я
12 п д. 16 „
11 . 30 м. у. 17
12 „ 20 м. д. 18
12 „ д. IP мая
мая
я
ДО
я
»>
и
7*
»
Я
12
12
12
11
12
12
12
Воды стекло.
ч. д. 14 мая * . 2,8 куб. см
„ Д. 15 , 1,5 „ »
. Д. 16 „ 0,5 „ .
„ 30 м. у. 17 мая 0,4 ? »
„ 20 м. д. 18 „ 0,2 „ „
. д. 19 мая ОД „ „
п Д. 20 „ 0,0 „ .
Всего стекло 46,0 куб. см
Распределение воды и Li С1 видна из следующей таблички:
Высота
в см
200
100
180
170
160
150
140
130
V20
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0-1
Влажность
песка в °/о
1,95
2,13
2,07
1,99
' 1,84
1,97
1,09
1,89
2Д8
2,04
2,04
2,01
2,87
2,18
2,36
2,42
ЗД9
5,54
14,75
17,33
18,34
Ы С1
есть
»
»
я
А
п
«
и
»»
*J
1
»
Л
т«
я
Т)
1»
нет
v
•п
*»
Трубка высотою 3 м.
Вес песка 6896 г. Вода 'просочилась через трубку при
давлении 2-см водяного столба через 43 м. Профильтровалось
воды за 20 м.—780 куб. см и за следующие 10 м.—375 куб. см.
144

Приток воды был прекращен в 1 ч. 20 м. д. I мая;
продолжительность стекания воды показана в следующей
табличке.
Стекло воды
с 1 ч. 20 м. до 1 мая до 2 ч. д. 1 мая 700,5 куб. см
„ 2 ч. 1 маа „ 1> ч. 30 м. в. 1 мая . 250,0 „
„ В ч. 30 м. в 1 мая „ 11 ч. у. 2 мая 8S,5 „ , „
„ 11 ч, у. 2 мая „ 12 ч. д. 3 „ 25,6 . „
. 12 ч. д. 3 „ „ Ю ч. 20 м. у. 4 мая . . 6,0 я „
„ 10 ч. 20 м. у. 4 мая „ 1 ч. д. 5 млн 3,7 „
„ 1 ч. д. о мая И 10 ч. 45 м. у. 6 мая . 1,5 И
. 10 ч. 45 м. у. 6 мая „ 7 ч. 30 м в. 6 „ . . 0,5 „
„ 7 ч. 30 м. в. 6 „ . 11 ч. 20 м. у. 7 „ . . ОД „ „
„ 11 ч. 20 м. у. 7 „ „ 12 ч. д. 8 мая 0,0 „ „
Всего стекло 1076,4 куб. см
В 12 ч. дня 8 мая в трубку по каплям: чыло пршито
50,0 куб. см слабого раствора Li С1. Отекание воды под
влиянием нрититого раствора Li С1 видно из следующей іабЛицы:
Воды стекло
с 12 ч. д. S мая до 7 ч. 20 м. в. 10 мая . . 0,0 куб. см
„ 7 ч. 20 м. в. 10 мая „ 12 ч. 30 м. д. 11 „ . . 4,4 „
„ 12 ч. 30 м. д. 11 „ „ 11 ч. 45 м. у. 12 „ . 13 5 . „
„ 11 ч. 45 м. у. 12 „ „ 12 ч. 30 м. д. 13 „ . . 10,4 „ „
„ 12 ч. 30 м. д. 13 „ , 11 ч. у. 14 мая .... 6,0 „ „
„ 11 ч. у. 14 мая „ 12 ч. Д. 15 „ . . . 4,6 „ „
„ 12 ч. д. 15 „ „ 12 ч. д. 16 „ .... 2,0 „ „
„ 12 ч. д. 16 „ „ 11 ч. 45 м. у. 17 мая . . 2,5 „
„ И ч. 45 м. у. 17 мая „ 11 ч. 30 м. у. 18 „ . . 1,2 „ „
„ 11 ч. 30 м. у. 18 „ „ 12 ч. Д. 19 мая .... 0,8 „ „
„ 12 ч. д. 19 мая „ 12 ч. д. 20 „ .... 0,5 „ .
„ 12 ч. д. 20 „ . 11 ч. у. 21 „ .... 0,2 „ „
„ 11 ч. у. 21 „ ., 12 ч. 30 м. д. 22 мая . . ОД . „
т 12 ч. 30 м. д. 22 мая „ 11 ч. у. 23 мая . . . 0,0 ,.
Всего стекло 4ь,2 щб см
Распределение воды и Li С1 видно из следующей таблицы:
Высота
в см
ЗОЭ
290
280
270
260
Влазкностьпеска
в°/о
2,04
2,28
1,94
2,26
2,19
LiCl
Есть
п
¦1
я
Я
я
Почв, и грунтовые годы 10
145

Высота
в см
250
240
230
220
210
200
190
180
170
160
150
140
130
120
110
100
90
80
1 70
60
50
40
80
20
10
0-1
Влажноетьпеска
N
2,00
2Д4
1,85
1,95
1,71
1,86
1,93
2,68
2,29
3,26
2,09
2,28
1.97
2,08
2,55
2,16
2,07
2,31
2,08
2,96
2,49
2,75
5,26
16,79
16,12
18,03
LiCl
і
і
Есть
я
•1
*
^
»¦
»'
е-
»
»¦
П'
Я
я
я
»¦
я ¦
ж
•я.
»""-
»
Есть слаб(>¦
Нет
і»
»
Итак., опыт показывает, что в рассмотренных трех, случаях-*
независимо от высоты песчаных колонн, Li G1 находится или
в переходной (по влажности) зоне или же на верхней границе
ее и что в нижней наиболее влажной зоне Li 01 всегда
отсутствует х). Отсюда кы заключаем, что при просачивания воды
*) Во всех случаях при опытах с LiCl можно отметить, что раствор*
LiCI стекает в меньше» количестве, чем он приливается, что объясняется
изменением вдаго?мкостн песка под влиянием Li CL
146

в высоких колоннах, где уже установилось равновесие воды и
где имеются зоны с влажностью, соответствующей
максимальной молекулярной влагоемкости, прилитая вновь вода
просачивается до переходной (по влажности) зоны, вызывая здесь
изменение в состоянии равновесия, следствием чего и является
отекание воды из нижнего слоя наиболее влажной зоны. Таким
образом влажная зона высоких колонн аналогична коротким
колоннам (опыты 37 и 38), где прилитая вода немедленно' же
нарушает установившееся равновесие и вызывает отекание.
Иное мы встречаем в зоне, влажность которой соответствует
максимальной молекулярной влагоемкости: здесь избыток воды
не нарушает равновесия нижней влажной зоны и в то же время
эта прилитая вода, не удерживаемая никакими силами, под
влиянием силы тяжести движется вниз, пока не достигнет
переходной зоны. Это передвижение прилитой воды но слою
с максимальной молекулярной влагоемкостью наглядно видно
В следующем опыте:
Опыт 41.
Взяты 3 трубки I, II и III высотою но 2 ж (лесок
крупнозернистый) . Ч ерез каждую трубку профильтровано от
1.500—2.000 куб. см воды. По окончаний отекания I трубка
разобрана и в ней определена влажность, как в контрольной
колонне, тогда как во II и III трубки" прилито но 50 куб. см
слабого раствора LiCl. Через 3 часа после этого разобрана
II трубка и через 5 часов III.
Результаты определения влажности и Li 01 видны из
следующей таблицы:
Глубина
в см
200
190
180
170
160
150
140
Трубка і
Влажность
в %
2,11
2,08
2,01
2,05
1,94
1,89
1,99
Труб]
Влажность
в /0
2,76
2,92
3,85
4,62
5,10
5Д2
f 4Д5
ка II
LiCl
Есть
•
»
г>
У>
»
»
Трубка III
Влажность
2,40
2,41
2,77
2,65
3,91
4,47
4,58
ЫС1
Есть
Щ
п
•
W
»
п
10*
147

Глубина
в см
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0—1
Трубка I
Влажность
2,07
2,01
1,97
1,95
2ДЗ
2,04
2Д7
2,21
2,24
3,51
5,74
14,87
15,90
15,72
Труб
Влажность
в %
4,49
3,33
1,90
1,98
1,97
1,99
1,93
2,20
2Д9
3,14
6,77
18Д0
17,91
17,43
ка II
) Li С1
Есть
»
Слабо
Нет
я
V:
»
I»
л
»>
*?
И
п
к
Трубка 111
Влажность
в % .
4,17
4,61
4,54
4,07
3,92
зді.
1,92
2,07
2,25
3,37 %
6,15
15,31
16,44
16,31
Li CI
|
Есть
п
N
Ш
У*
»
.Бет
»
г*
г*
•*
п
п
»
Сравнивая распределение влажности и Li С1 в трубке L
с одной стороны, и в трубках И и III —с другой, легко видеть
передвижение воды в слое с максимальной молекулярной
влагоемкосгью.
"• Интересно и важно то, что ни в трубке II, где вновь
прилитая вода опустилась до 110 см, ни в трубке III, где
просачивание достигло уже до 80 см, не наблюдалось стекания> воды
снизу.
Отекание начинается лишь в тог момент, когда вновь
прилитая вода достигает переходной (по влажности) зоны, как ото
ясно из следующего опыта.
Опыт 42.
Через трубки А и Б высотою 2 ж профильтровано около
2 литров воды и затем по прекращении притока воды и по
окончании -отекания к ним прилито по каплям по 50 куб. см
слабого раствора Li С1. Как только вновь началось
отекание, трубки сейчас же были разобраны и в песке
были, определены влажность и присутствие Li 01.
Распределение воды и Li С1 видно из следующей таблицы:
148

Высотл
в см
200
190
180
170
160
150
140
130
120
110
1?0
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0—1
і
Трубка А
Влажность
песка в °/0
2,20
2,20
2,35
2,27
2,51
2.82
3,21
3,58
3,79
4,01
3,89
4,05
4,09
3,96
4Д1
3,85
3,15
9,11
14,73
15,84
16,22
LiCl
Есть
я
\
1
1»
v>
п
*
»
ш
п
•п
>
*
п
*)
»
»|
Нет
п
»
»
Трубка Б
Вла:кность
песка в °/0
2,04
2Д8
2,21 '
2,03
2,27
2,50
2,71
2,99
3,25
3,71
3,78
3,99
3,81
4,07
3,95
3,80
3,01
6,09
15.21
16,29
16,75
ілсі
4
Есть
•*
ш
Щ
щ
W
*»
п-
я
п
ш
w
*
и
ш
п
п
Нет
п
1»
.7*
Опыт вполне определенно указывает, что отекание
начинается в тот момент, когда прилитая вода достигает переходной
зоны, где уже имеется гравитационная вода.
Опыты 37—42 весьма интересны в том отношении, что
дают вполне определенные указания на условия, при которых
в почве возможна передача гидростатического давления,
а именно — это возможно тогда, когда влажность почвы больше
максимальной молекулярной ее влагоемкости (опыты 37 и 38);
если же почва имеет влажность, равную максимальной
молекулярной влагоемкости или же еще более низкую, то
гидростатическое давление в такой почве не передается, как это
140

следует из опытов 39—41 и особенно из опыта 42. В самом
деле — если бы передача гидростатического давления была
возможна в почве, имеющей максимальную молекулярную
влаго?мкость, то мы наблюдали бы отекание воды из трубок
еще тогда, когда Li С1 находится более или менее высоко, как,
например, в опыте 41, чего, однако, не наблюдается; с другой
стороны —¦ отекание сейчас же начинается, когда вновь
прилитой водой пройден слой с максимальной молекулярной
влагоемкостью и как только она достигает более важного слоя-
с гравитационной *юдрй. что весьма, калвдадо иллюстрирует
опыт 42.
Рассмотрим теперь распределение воды при равновесии
в грунтах, имеющих неоднородное строение. Очевидно, что и"
здесь прежде всего необходимо считаться с поверхностями
раздела, т.-е. поверхностями: соприкосновения разнородных
горизонтов, и с максимальной молекулярной влагоемкостью
соответствующих пород.
СЛУЧАЙ 1.
Песок подстилается прослойкой лесса.
Опыт 43.
Трубка первая.
Высота песка 185 см, высота лесса 15 см. Вода
фильтровалась через эту колонну под давлением 12-см водяного
столба, причем протачивание снизу началось только через
26 час. Когда через трубку профильтровалось 957 куб, см вода
(через 4 дня), приток воды был прекращен. После этого
наблюдалось стёкание воды, кат; в рассмотренных выше
песчаных тамокнах. По ошитанни стеж&аия трубка была
разобрана и определена влажность песка и лесса.
Трубка вторая.
Высота песка 85 см, высота лесса 15 см. Остальные
условия, как, в трубке первой.
Распределение влажности в трубках видно из таблицы на
стр. 1.51.
Заметим, что после прекращения притока воды и в самом
начале ее отекания в трубке I была определена влажность
песка на высоте 200 см и она оказалась равной 22,77%. Таким
образом, благодаря отеканию влажность верхнего слоя песка.
уменьшилась с 22,77% до 1,83%.
160

Высота
в см
2Q0
190
180
170
100
, 150
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
ао
20
16—15
15—14
10
0—1
Порода
Влажность в °/0
Трубка I
Песок
Лесс
1,83
1,85
1,91
1,87
1,96
1,89
1,98
1,83
1,79
2,05
1,86
1,82
1,87
1,90
1.87
1,77
2,93
8,68
17,61
18,24.
28,37
29,55
33,02
Трубка II
2,01
1,84
1,99
2,07
1,81
1,95
3,17
9,28
16,85
17,93.
26,44
30,21
34,12
СЛУЧАЙ 2.
Небольшой слой лесса подстилается слоем песка здЬяк-
тельной мощности.
О П Ы Т 44.
Опыты подобного рода необходимо производить с
некоторыми предосторожностями. Сначала; следует через песок без
лесса профильтровать значительное количество воды и по
прекращении притока воды надо выждать, пока совершенно
151

закончится отекание. Только тогда насыпается лесс и с
крайней осторожностью уплотняется. Эта операция очень
ответственная, так как незначительные сотрясения трубки могут
повлечь разрывы в песчаной колонне или на границе песок-
лесс, что вызывает резкое изменение в условиях равновесия
воды, а следовательно и в распределении влажности в
изучаемой колонне. Предварительное смачивание песка
необходимо потому, что через слой лесса, лежащий поверх п?скаг
вода просачивается очень медленно, двигаясь далее в сухом:
песке не по всей ширине трубки, а только по "избранным
местам. При таких условиях на поперечном разрезе песчаной7
колонны легко видеть влажные пятна песка, окруженные более
или менее значительными поясами совершенно сухого песка...
Ясно, что, определяя влажность песка в этих случаях по пробе,
взятой из всего поперечного разреза трубки, мы получили бы
совершенно ложное представление об изучаемом явлении. Для.
устранения отмеченного явления песок следует
предварительно смочить до влажности, соответствующей максимальной
молекулярной влагоемкости, и только затем уже изучать те-
изменения в распределении воды, какие- будут обусловлены
слоем лесса, лежащим на поверхности песка.
Для опыта были взяты з трубки.
Трубка 1: высота песка 90 см; здесь определялось
распределение влажности в песке без лесса.
Трубка 2: высота песка 90 см. По окончании отекания
избыточной воды из песка, на него насыпан и уплотнен лесс,
мощность лессового слоя 10 см. Далее через эту колонну
(лесс-песок) фильтровалась вода иод давлением 12-см
водяного столба, причем за 139 час. профильтровалось- 451,0 куб. см.
В это время приток воды был прекращен (сливанием), и трубка
была разобрана немедленно, так что здесь стекание воды из
трубки после прекращения притока воды отсутствовало.
Трубка 3: эта трубка подобна трубке 2, но отличается от
нее тем, что здесь влажность определена не в момент
прекращения притока воды, а по окончании отекания. Интересно
отметить, ^то при комбинации слоев лесс-песок стекание после
прекращения притока- воды бывает обычно очень
незначительно, равняясь, например, в данном случае всего лишь.
35,0 куб. см (сравни, напр., опыт 40). .
Распределение влажности в описанных трех трубках видно
из таблицы на стр. 153.
Распределение влажности в трубке 1 дает обычную уже
известную нам картину распределения воды в однородной
v песчаной колонне в момент наступления равновесия.
Сравнивая - влажность 1 и 2 трубок, можно наблюдать те-
изменения, которые вызваны в первой трубке при просачи-
152

Высота
1 В СМ
, ' 100
91—90
90—89
80
, 70
GO
¦ 50
40
30
20
10 v
0—1
Порода
Лесс
V
Песок
п
Уі
п
п
»
ш
*
»
»
Влажность песка в %
і
Трубка I Трубка II
і
1; ' _
2,19
2,38
2,25
2,08
2,14
2,94
9,91
13,29
16,03
15,96
41,48
25,05
6,42
5,84
5,20
6,02
6,14
5,76
5,37
8,67
18,01
17,29
Трубка Ш
34,03
24,83
1,87
2Д9
2,24
2.40
2,13
3,20
8,47
13,'50
17,31
18,42
вании воды через колонну леос-пеоок, тогда .как сравнение
трубок 2 и 3 указывает на изменения в распределении .воды,. ,
происшедшие под влиянием отекания в трубке второй.
Подробный анализ опытов 43 и 44 будет сделан в главе VIL,
теперь же мы лишь отметим, что в неоднородных колоннах
грунта, при незначительной мощности глинистого слоя и при
большой высоте песчаного, в момент равновесия вода
распределяется в этих слоях так, как она распределялась ^іив том
случае, если бы эти слои не соприкасались друг с другом,
причем взаимное их расположение не имеет значения.
Заметим, однако, сейчас я^е, что это положение может
считаться установленным лишь с качественной стороны и что
количественное изучение интересующего нас явления
'несомненно укажет на то или иное влияние соприкосновения
разнородных слоев почвы на распределение в них влажности
в момент равновесия.
СЛУЧАЙ 3.
Более или менее мощный слой песка заключен между
двумя слоями лесса незначительной мощности.
ОПЫТ 45.
Постановка опыта, как в опыте 44. Мощность верхнего
и нижнего слоя лесса 10 ел.
Распределение воды в колоннах лесс-песок-лесс в момент
наступления равновесия видно из таблицы на стр. 154.
153.

Влажность лесса и песка в °/о
Высота
В €М
300
291—290
:290—289
280
270
ХвО
йьо
240
230
230
210
200
191—190
-190—189
180
170
160
150
140
130
120
110
100
•91—90
90—89
80
70
60
50
40
30
20
, 11—10-
Ю—09
0—01
Трубка I
Порода
__ t
—
—
—
—
—
.
_—
—
—
—
—
—
т—
—
—
-—
—
—
—
—
Лесс
п
Песок
я
я
п
»
*
я
п
Лесс
я
9)

Влажность
_
—
—
—
—
—
—
—¦
—
—
—-
—
—
—
—-
_
—
—¦
—-.
—
—
—
33,42
24,53
1,98
1.85
1,93
2,06
1,87
2,01
3,22
9,44
17,86
25,30
31,42
Труб
Порода
_
—
—
—
—
—
~—
.—
—
—
—
Лесс
я
Песок
в
»
»»
г>
т
п
я
я
п
я
я
ш
п
я
ч
я
W
я
я
Лесс
я
sa II

Влажность
—
-V-
і—
—
—
—
—
—
—
32,37
25,49
1,84
1,95
1,78
1,94
2,04
1,93
1,89
1,79
1,96
1,99
1 2,08
1,85
\, 1,87
і 1,99
! 1,89
1,95
2,32
2,99
30,11
15,39
27,14
32,11
Трубка III
Порода j
Лесс
9
П?СОЕ
*
и
V
У
п
у>
ш
*
и
ш
я
я
*
Ч
¦J
я
и
Я
В
я
п
я
я
я
в
я
я
•
п
»
Лесс
я

Влажность
33,36
25,22
2,04
1,94
1,91
1,83
1,92
2,07
1,85
1,97
1,86
1,86
2,03
1,95
1,85
1,89
2,07
1,84
1,79
1,95 ¦
1,99
1,94
2,03 '
2,09
2,01
1,89
1,96
1,87
1,93
1,85
4,21
8,95
17,06
27,81
32,97
Этот опыт показывает, что и в третьем случае мы
встречаемся с тем же правилом распределения воды, как и в
случаях первом и втором.
СЛУЧАЙ 4.
Грунт состоит из разнородных слоев одинаковой
мощности, причем взаимное расположение слоев может быть
различно.
154

Опыт 46.
Колонны высотою в 200 см слагаются из 4 слоев но 50 см
каждый. Постановка опытов, как в опытах 43 и 44.
Характер слоев, их взаимное расположение и распределение воды
в момент равновесия видны из следующей таблицы:
Высота
в см
200
190
180
170
160
151—150
150—149
140
130
120
110
101—100
100—99
90
80
70
60
51-50
50-49
40
30
20
10
0—1
Трубка I
Порода

Чернозем 1)
*
»
я
и
Лесс
я
»
¦
»
*г
Мелкий
цесок
т»
»»
W
я
»
Крупный
песок
»
я
»
п
т>
Влажность
39,21
36,19
35,23
.33,60
34,06
35,36
29,00
27,59
28,84
28,12
27,24
33,58
2,98
2,68
2,65
2,70
3,49
5,30
2,28
3,20
4,25
10,61
11,10
14,70
Трубка II
і
Порода
Влажность
в %
Крупный 1
песок | 2,43
ш
ш
»
я
2,13
2,13
1,84
1,93
1,78
Мелкий
песок
У}
»
и
*
»
Л?сс
»
!?
У>
ш
»
2,58
2,47
2,39
2,41
2,41
2,44
28,79
28,89
28,60
29,10
29,49
30,15
Черно- !
зем I 38,83
43,53
»
V
41,81
41,86
| 47,61
я
47,63
ТруС
Порода
Крупный
песок
0
И
п
Мелкий
песок
в
п
ш
9
»

Чернозем
п
»
*
»
И
Лесс
»
ш
¦п
¦п
п
>ка III
Влажность
в% ¦
1,87
2,05
1,92
2,28
1,89
1,90
2,73
2,93
2,70
2,65
2,54
2,23
41,97
36,44
37,81
36,56
36,84
3S,28
30,64
27,73
27,95
27,49
29,66
31,14
*) Горизонт А одесского чернозема.

В первой трубке слои грунта расположены так, что в
каждом вышележащем слое максимальная молекулярная влаго-
емкость больше, чем в слое, его подстилающем.
В трубке 3-й слои расположены в обратном порядке.
Рассмотрим распределение воды в трубке 1-й. Как
показывает опыт, каждому слою свойственна определенная
влажность, причем на границе слоев, сильно отличающихся по
своим физическим свойствам, как, например, лесс—мелкий
песок, наблюдается весьма резкий скачок во влажности
грунта (влажность лесса на высоте 101—100 см — 33,ч55%,
влажность песка на высоте 100—99 см — 2,98%). Что
касается распределения воды в каждом слое, то здесь можно
отметить следующие особенности. В самом нижнем слое
крупного песка распределение воды ничем, по существу, не.
отличается от распределения воды в такой же изолированной (50 см
высоты) колонне песка (опыты 29 и 30). Другая картина
наблюдается в следующем вышележащем мелкозернистом слое
песка. Здесь в нижней части слоя отсутствует сильно
влажный горизонт, как это было показано выше и как это
наблюдается в нижнем слое данной трубки на границе песок —
воздух. Однако это исчезновение влажного слоя не совсем
полное, и влажность мелкого песка в нижней его зоне, на
границе с более крупным песком, все-таки несколько выше, чем
влажность того же мелкого песка в более высоких горизонтах
(на границе с крупным песком на высоте 51—50 см—5,30%.
на высоте 70 см—2,70%).
Что касается распределения воды в глинистых слоях,
в лессе и черноземе, то здесь к сожалению наших данных
недостаточно, так как мощность этих слоев очень мала. Однако
и здесь можно все же заметить влияние поверхности раздела
(например лесс—мелкий песок) на увеличение влажности
вышележащего лесса: в опыте 36 влажность лесса в лессовой
колонне на высоте 100—150 см была равна 24—26%, тогда
как в данном опыте- влажность лесса на той же высоте
равна 27—29%.
В трубке второй мы также наблюдаем, что каждому слою,
с отличными от других слоев физическими свойствами,
присуща и своя влажность. Особый интерес для гидрологии
должно представлять распределение воды в этой трубке в слоях
крупно- и мелкозернистого песка. Здесь, несмотря на
существование поверхности раздела, крупный песок — мелкий
"песок и мелкий песок — лесс, в нижних зонах крупного и
мелкого песка, не наблюдается большей влажности, чем
в вышележащих зонах тех же песков. То же явление
наблюдается и в третьей трубке. Сравнивая влажность чернозема,
занимающего во 2-й трубке зону 0—50 см, с влажностью черно-
156

зема, расположенного в 1-й трубке на высоте 150—200 см,
можно видеть влияние высоты и взаимного расположения слоев
на их влажность: в первой трубке влажность чернозема
равна 34—36%, тогда как во 2-й трубке влажность той же
зоны достигает 41—43% (не считая влажности 10-с.н слоя,
равной 47%, где несомненно сказывается влияние поверхности
раздела чернозем — воздух).
Трубка 3-я в существенных чертах дает то же, что и
трубки первая и вторая.
Анализ рассмотренных явлений с гидрологической точки
зрения будет сделан в главе VII. Здесь же нам особенно
хотелось бы подчеркнуть желательность изучения взаимного
влияния различного рода слоев на их влажность, причем эти
опыты должны быть организованы так, чтобы явление могло
быть изучено не только с качественной, но и с количественной
стороны. Подобные опыты должны быть очень громоздки,
особенно при работе с глинами, но тем не менее они очень
желательны-, так как при их содействии удалось бы несомненно1
разрешить многие гидрологические вопросы.
Рассмотрим теперь некоторые следствия, к которым-
приводит изменение влагоемкости породы в связи, с изменением
высоты колонны грунта, С весьма интересным явлением мы
встречаемся в том4 случае, когда одна из колонн несколько
ниже, чем слой с большой влажностью в высоких колоннах,
тогда как другая колонна несколько выше этого слоя.
Возьмем,^ напр., опыты 29 и 30 и сравним влажность
песка, в колоннах мощностью в 10, 20, 30 и 50 см. Это
сравнение показывает (см. след. таблицу), что пока высота песка
меньше высоты влажного слоя высоких песчаных колонн,
т.-е. не превышает 25—30 см, до тех пор песок имеет сравни-'
'тельно высокую влагоемкость 21—23%; но как только
мощность песка становится больше указанно^ величины,
влагоемкость нижнего влажного слоя значительно уменьшается,
доходя в наших опытах с крупнозернистым песком до 15—16%.
Указанное обстоятельство в связи с тем. что в верхних слоях
более высоких колонн влажность быстро уменьшается,
приближаясь к максимальной молекулярной влагоемкости,
приводит к тому, что общая влагоемкость коротких колонн может
быть больше таковой же влагоемкости более длинных колонн.
Вычислим запоеы воды в песчаных колоннах в 30 и 50 ел
высоты в опытах 29 и 30, причем за среднюю влажность
кажды ю см примем среднее из двух определений,
полученных в опыте для верхней и нижней границ каждого
10-СМ СЛОЯ.
Вес колонны песка в 10 см высотою в наших трубках
227 г. результаты вычисления видны из следующей таблицы:
167

ОПЫТ 29.
\ Трубка
\ в еле
ВысотаХ
в см \
50
—
40
30
—
20
—
10
—
0-1
Влажность
песка в %
30
_
—
——¦
12,77
—
18,46
—
21,30
¦—
20,28
50
2,33
—
3,52
7,92
—
15,09
—
14,46
—
15,27
Слой песка
.
от 40 до 50 си
от 30 до 40 см
—
от 20 до 30 см
—
от 10 до 20 см
—
от 0 до 10 см
—
Всего воды в колонне
Средняя
влажность
песка в %
30 1 50
—
—
—
15,62
—
19,88
—
20,79
—
_
- 2,93
5,72
—
11.50
—
14,78
—
14,87
—.
Запас воды
в 10 см слое
песка в *
30
_
—
—
—
35,46
—
45,13
—
47,19
—
127,78
50
6,75
12,98
—
26,12
—
33,55
—
33,75
—
113,16
Опыт зо.
\ Трубка
\ В СМ
Высоті.\
в ел \
50
—
40
—
30
—
20
—..
10
—
0-1
Влажность
песка в %
30
—
-— ¦
—
9,49
—
19,25
— •
21,47
—
20,38
50
2Л8
—
3,44
—
6,79
—
14,09
—
14,76
_.
15,31
Всего в
Сдой песка^
щ _
от 40 до ЬО см
—
от 30 до 40 см
—
от 20 до 30 см
—
от 10 до 20 см
—
от 0 до 10 ем
—
оды в колонне
Средняя
влажность
песка в %
30 j 50
і
і
— | 2,81
_ і
—
—
14,37
—
20,36
—
20,63
.—¦
5Д2
—
10,44
—
14,43
—
15,04
—
Запас воды
в 10 см слое
песка в і
30
—
-*_
—
—
32,62
—
46,22
1
46,83
—
125,67
1 50
]
6,38
—
11,62
—
23,70
—
32,32
—
33,69
—
107,71
158

Таким образом опыты 29 и 30 покалывают, что количество^
воды, удержанной песком при изучаемом нами .равновесии,,
в 30 см колонне больше, чем в колонне высотою в 50 см. Этот
несколько неожиданный результат представляет значительный
интерес в методологическом отношении. В самом деле, если
на наш сухой песок, помещенный в наши яге труб/си высотою-
30 и 50 см, налить по 120 куб. см воды, то должно наблюдаться
интересное явление: из колонны песка высотою в 50 см вода
должна стекать, так как общая влагоемкоеть этой колонны*
(107,71 и 113,15 куб. см) меньше количества прилитой воды
(120 куб. см), тогда как в колонне высотою в 30 см стекание не
должно наблюдаться в виду того, что общая влагоемкость
этой колонны (127,73 и 125,67 куб. см) больше количества
прилитой, воды. Опыты подтвердили эти предположения.
Опыт 47 г).
Взяты 6 трубок с сухим песком высотою в 30 и 50 см.
В каждую трубку прилито по каплям 120 куб. см воды.
Результат опыта таков:
9—- '
Л*°№ tdv6ok .
1
30
0,0
2
30
0,0
3
30
1,3
4
50
13,5
5
50
18,1
R
50
9,5
Отекание в трубке № 3 высотою в 30 см и неодинаковое
просачивание в 50 см трубках обусловливаются, конечно,
неоднородным уплотнением песка в различных трубках.
Только что изложенные соображения и опыты разъясняют
нам некоторые особенности лизиметрического метода.
Уже давно многолетними наблюдениями Ротамстедской
опытной станции установлено, что через более мощные слои
почвы осадков просачивается больше, .чем через менее
мощную почву.
Подобные же наблюдения были произведены и В. Вёлъбе-
гем на Плотянской с.-х. опытной станции. Вельбель наблюдал-
г1) Подобный же опыт был произведен мною в заседании Общества
Сельск. Хоз. Южной России 30 декабря 1915 г. при чтении доклада
«Передвижение воды в почвах и грунтах».
159.

просачивание осадков в лизиметрах глубиною в 17,76 g
35,52 см. Средняя величина просачивания в процентах от
выпавших осадков видна наследующей таблицы '):
Зимний период 17>76 сн 35'52 ™
»^у Л лизиметры лизиметры
С 15 февраля 1902 г. по 15 марта 1902 г. . 32,1% 51,9%
', 10 октября 1902 „ „ 19 „ 1903 , . 55,2% 75,0%
: „ 28 „ 1903 п щ 25 „ 1904 . . 38,3% 52,0%
„ 21 „ 1904 „ „ 28 „ 1905 „ . 20,0% 67,3%
„23 „ 1905 , , 18 и 1906 „ . 52,0% 76,6%
Летний период
С 15 марта 1902 г. по 10 октября 1902 г.
. 19 , 1903 9 9 28 „ 1903 „
„ 25 „ 1904 „ „ 27 „ 1904 .
„ 28 „ 1905 . „ 27 „ 1905 ,
„IS- „ 1906 .„ , 13 сентября 1906 п
15,9% 17,5%
20,4% 29,8%
0,5% 12,0%
23,3% 27,3%
25,7% 34,0%
За период с 1901 г. по 1906 г. . 23,92% 34,76%
Вышеизложенные опыты разъяеняют нам эти в
известной мере непонятные явления: короткие лизиметры,
задерживал в дождливые периоды абсолютно больше осадков,,
чем более длинные лизиметры, теряют затем путем! испа-'
рения значительно больше воды, чем лизиметры более
глубокие.
Таким образом, уже одна глубина лизиметров является
фактором, весьма сильно отражающимся на водном режиме их,
что необходимо иметь в виду при всякого рода .сравнительных
лизиметрических исследованиях.
Известный опыт проф. Я. Головкгтского 2). произведенный
им с двумя «лизиметрами высотою в 1 арш. 3 в. и 2 арш. 2 в..
причем в более глубоком лизиметре наблюдалось большее
просачивание, чем в меньшем, повидимому, в известной мере
также можно объяснить с точки зрения вышеизложенных
здесь явлений, а не тем, как полагал Головкинский, что в
нижних частях более глубокого лизиметра происходит образование
подземных осадков на счет парообразной воды атмосферы 3).
*) Двенадцатый годичный отчет ПлотянскоЙ с.-х. опытной станции за
1906 г. Исследования химической лаборатории опытной станции В. Вельбеля.
Стр. 155.
2) «Наблюдения над осадками в почве». Перепечатано в «Записках
Симферопольского отд. Р. О. Садоводства». 1905 г. июнь —июль. Выпуск ИГ.
Стр. 5—7.
3) Более подробный разбор опыта Головкинского помещен в моей
статье «Роль парообразной воды». Труды по с.-х. метеорологии, вып. XII
Стр. 62—65.
160

Итак, изменение влагоемкости и условий просачивания
в связи с высотою почвенных колонн необходимо всегда иметь
в виду при лизиметрических исследованиях, что в связи о
изложенным в I главе должно сильно ограничивать
приложимость этого метода к исследованиям как водного режима почв
и грунтов, так и различного рода вопросов, касающихся
плодородия почв.
В заключение этой главы приведем опыт, прекрасно
иллюстрирующий изменение влагоемкости в связи с изменением
высоты грунта.
Для опыта взят наш более крупный песок с
максимальной молекулярной влагоемкостью около 2%. Принимая во
внимание распределение влаги в высоких и низких колоннах
(опыты 30 и 31), должно ожидать, что, если наполнить
высокую и короткую трубки одним и тем же песком, влажность
* которого больше, чем это соответствует его максимальной
молекулярной влагоемкости, и меньше, чем влажность,
соответствующая влагоемкости коротких колонн того же песка, то
в длинной трубке должно наблюдаться отекание воды, тогда
как в короткой — отекание должно отсутствовать. Опыт
подтверждает эти соображения.
Опыт 48.
Максимальная молекулярная шагоемкость взятого для
опыта песка около 2%. Средняя влажность его равна 9,8%
(среднее из 4 определений — 10,49—9,45—9,57—9,67), тогда
как влажность ею в коропких колоннах равна 21—23%
(см. опыты 29 и 30).
Песком (влажность 9,8%) наполнены две колонны —
одна в 140 см высотою, другая высотою в 10 см.
Песок насыпался в трубки небольшими количествами-и
утрамбовывался.
Как и следовало ожидать, в 10-ом колонне отекание воды
отсутствовало, в колонне же высотою в 140 см уже через
19 минут после окончания набивки трубки песком началось
отекание, причем всего стекло 151,6 куб. см воды. По окончании
стекания трубка была разобрана и в песке определена
влажность почвы. Затем на основании этих данных и веса песка
в трубке, равного 2.996 г, вычислен запас воды в трубке, как
при набивке ее песком, так и после стекания. Этот расчет
показал, что воды егекло именно столько, сколько должно было
стечь согласно новым условиям равновесия воды в высоких
колоннах песка.
Результат опыта приведен в следующей таблице:
Поча.,м грунтовые воды 11
161

Высота
в см
¦
140
130 !
120
110
100
90
so
70
во
50
40
—
30
—
20
—
10
Щ
0—1
Влажность
песка в %
2,12
2,32
2,25
2,81
2,27
2,23
1,88
2,31
2,41
2,52
2,79
—
5,99
—
16,38
—
15,69
—
19,04
Всего
Слой песка
——
—
—
—
—
от40до140с*
—
—
—
—
—
от 30 до 40 слі
от 20 до 30 см
—
от 10 до 20 см
—
от 0 до 10 см
—.
воды в трубке
Средняя
влажность
слоя песка
в%
, ...
.
—
—
—
2,31
—
—
^
4,39
—.
11,19
—
16,04
'¦ ~"
17,37
Запас воды
в слое п?ска
в t
—
—
—
. 49,4
—
—
—
—
—
9,4
—>
24,0
—
34,2
37,2
—
154,2
Так как запас воды в трубке до опыта был равен 296,6 г,
то, согласно данным о влажности п?ска после стекания, должна
было стечь 142,4 г (296,6—154,2), что весьма близко к
действительному отеканию (151,6). Наблюдаемая разница между
действительным «отеканием я вычисленным, равная 9,2 г.. со-
162

ставляет от'двойного веса песка около 0,15%, что, конечно,
лежит в пределах ошибки учета 1).
Только что описанный опыт, равно как и опыт 47, могут
быть осуществлены в короткое время и потому весьма удобны
для лекционных демонстраций изменения влагоемкости в
зависимости от мощности (высоты) породы.
Сравнивая общую влатоемкость высоких и низких
колонн грунта, легко видеть, что влагоемкостъ низких колонн
значительно больше влагоемкости высоких колонн. Следствием
этого должно быть то, что трещеноватость почв и грунтов
должна увеличивать их влагоемкостъ. В связи с данным
обстоятельством возможны явления такого рода, что сильно
пересохший трещеноватый грунт или почва при новом увлажнении
временно могут удержать в себе значительно больше воды,
чем это соответствует максимальной влагоемкости того же
грунта при данной его высоте над уровнем грунтовой воды.
Такое положение может продолжаться до тех пор, пока
трещины вновь не сомкнутся, т.-е. пока не образуется сплошная
масса грунта, когда наступит резкое изменение в условиях
равновесия влаги, следствием чего явится уменьшение общей
влагоемкости грунта. Результатом этого должно быть
уменьшение влажности грунта и более или менее значительное его
промывание. Описанные явления должны представить
значительный интерес не только для почвоведения, но и для
мелиорации.
В самом деле, мы встречаемся в описанных выше опытах
с парадоксальным явлением, что воздух играет роль как бы
водозадерживающей породы, гак как во всех трубках,
имеющих значительную высоту, влажность в нижних частях их
больше, чем в верхних. Конечно, здесь дело не в водозадер-
живающих свойствах воздуха, а в тех поверхностных силах,
которые развиваются на поверхности раздела порода —
воздух. В однородной среде той или пщ>й породы нет места
подобным силам, но там, где одна порода соприкасается с
другой, от нее отличной, должны развиваться и поверхностные
силы той или иной интенсивности и знака. Для мелиоративных
целей интересен тот случай, когда мелкоземнсгая порода
подстилается песком. В такой комбинации песок играет роль
воздушной прослойки, т.-е. задерживает в мелкоземиетом
вышележащем слое больше воды, чем в нем могло бы
задержаться, если бы этот слой, так сказать, сам себя подстилал.
Сравним содержание воды в лессе на высоте 100—150 см при
подстиланни его лессом же и песком:
г) Подобный же опыт был демонстрирован мною в заседании 0. С. X.
Южной России 30 декабря 1915 г. при чтении доклада „Передвижение воды
в почвах и грунтах".

Влажность лесса в процентах.
Высота
в см
150
140
130
120
110
100
Среднее
При подстнлании
лессом
I *) И ")
25,04
25,70
29,11
26,25
25,09
25,96
26,19
24,44
24,33
25,17
26,01
26,24
28,26
25,74
При
подстидк?
песком
29,00
27,59
28,84
28,12
27,24
33,58
29,06
Средняя влажность лесса на высоте 100—150 см при под-
сталашги лессом же равна 25,97%, а при подстнлании мелким
песком 29,06%, т.-е. лесок, подстилая глинистую породу, играет
роль гсак бы водоупорного слоя. Данным обстоятельством,
быть может, можно будет воспользоваться в мелиоративных
целях. Весною в степных районах почва обычна имеет
влажность выше своей максимальной молекулярной влагоемкости.
Часть этой избыточной влаги, не перехватываемой
развивающейся растительностью, как гравитационная вода, должна
просачиваться в глубину. Бели отделить верхние слои • почвы
(1—1% м) от подстилающего их мелкоземистото лесса
песчаной прослойкой в 4—5 см толщиной, то мы создадим условия
для задержания в отдельном почвенном слое некоторого
количества гравитационной воды, которая при отсутствии песчаной
прокладки неизбежно опустилась бы вниз (см. опыты.39—42).
Только что изложенные отношения схематически
представлены на прилагаемом здесь рисунке 14.
Первый столбик показывает 'влажность песка в Ю-cjk слое
его, равную 22%. Вторая колонна показывает обычное
распределение воды в песке, мощность которого равна 1 ж. Третья
колонна показывает увеличение влагоемкости второй колонны.
если ее разбить воздушными прокладками (щелями) на 10
частей (см. первый столбик).
Оправа показано действие песчаной прокладки: над ней
(СО в почве задерживается гравитационная вода; там, где нет
х) Из опыта 36, трубка Е и Ж.
3) Ив опыта 46, трубка I.
1в4

прокладки (ВО, в почве должна остаться только
пленочная вода.
Сколько воды может быть задержано в почве вышеописал-
ной песчаной прокладгой? К сожалению, этот вопрос не ис-
1
2
о
і
тгг
2
2 !
і
*
3
ш^
уГГППТГ1
Ш
Тргн'ПТТ
ШШ
I
^Ч ЛИ'
"ЩТТіТ
ііі№і
ШШ
ill
"ШП
a i
в;
illii!
В С
Рис. 14.
А — влажность песка в трубке 10 см высотой.
В — влажность сплошного песка в трубке 100 см
высотой.
С — влажность неска в трубке- 100 см высотой,
разбитой щелями на 10 сегментов.
следован -мною из-за отсутствия средств. Но П. Л. Вязовскому
на Метеорологическом Отделе Ростово-Нахичеванекой
областной с.-х. опытной станции удалось в 1925 г. произвести весьма
скромные наблюдения в природе по означенному вопросу.
Осенью 1924 г. на участке 6,3 X 10,5 м, на глубине 1 я была
проложена песчаная прослойка без нарушения'строения
вышележащего слоя почвы. На этом участке, равно как и на кон-
165

трольном был посеян хлоиок. Результаты определения
влажности в течение лета 1925 г. приведены в нижеследующей
таблице:
М_-. „_ ¦ '¦ . - -Г ~ Т.- —= —
Глубины в см
0— 5
5-10
10 — 15
15-20
20 — 25
25 — 30
35 — 40
45 — 50
55 — 60
65 — 70
75 — 80
*85 — 90
Среднее . . . .
Осадков за
предшествующий
наблюдению период в мм
2Діі—im p.
О о
5 «
ев Я
Р< ев
to Р5
gg
32,2
32,4
30,9
31,2
30,4
29,3
25,8
25,3
22,1
24,2
21,6
21,8
27,3
ев
Я
1
30,2
31,1
31,2
30.2
29,4
'28,9
26,0
25,5
19,4
19.0
18,0
17,7
25,6
15|YH—1925 г.
2 °
я м
Й ?
о
Я о
20,2
28,6
25,4
26,4
25,7
24.7
25,8
24,0
23,2
23,6
22,5
22,5
24,4
293,5
S3
ев
Я
из
fc?
і S «
Я п
1 О о
S3 с
24,8
23,3
26,4
27,6
25,8
25,0
24,7
23,4
23,1
22,8
21,6
20,9
24,1
ijVUt—1925 г.
«а «с
О О
Я И
&* ?3
ер ч
а о
а.
24,7
25,3
26,3
26,9
26,9
27,5
26,5
24,9
24,4
24,9
23,4
23,6
25,4
ЙОД
ев
Ш
S «в
О о
ж я
: 16,5
; 22,9
' 23,3
23,4
23,5
21.4
19,8
19,7
18,2
17,5
18,8
18,1
20,3
2в)УШ—1925 Г.
О о
я S
ев і=С
ЕГ1 ев
о t-
© к
И о
О К
14,0
19,4
21,4
22,7
23,9
25,4
/26,6
26,6
25,2
22,6
23,9
22,9
22,9
57,1
в:
ев
ИИ
О,?
О о
W Я
14,3
18,5
16,6
18,5
19,9
18,7
19,8
21,4
21,5
21,2
21,2
20,9
19,4
Согласно ярнведешгого наблюдения в природе, влажность
почвы над искусственной песчаной прослойкой на глубине 1 м
была больше, чем в почве нормальной без прослойки.
Интересно, что интенсивность увеличения влагоемкости почвы
в природных условиях того же порядка, что и в трубках.
Означенному наблюдению не следует пока придавать
решающего значения, это лишь первый, к сожалению, весьма
скромный шаг к систематическому исследованию поставленного
вопроса. В случае благоприятного его разрешения мы будем
иметь новый прием мелиорации земель, подвергающихся по
требованиям агрикультуртехники плантажу, а затем этот же
прием интересно будет исследовать и с точки зрения обычного
полеводства.
166

Впервые на. изменение влагоемкости почвы в связи с ее
мощностью обратил внимание А. Майер 1)> указавший, что
изучение влагоемкости почв в коротких трубках не дает
никакого представления- о влагоемкости почв в естественных
условиях. Стремясь избегнуть этого недостатка, Майер начал
определять влагоемкость в трубках высотою в 1 м, причем
оказалось, что в верхних частях трубок влагоемкость породы
(песка) была значительно меньше, чем внизу. Так как у почв
песчаных, начиная уже с высоты около 25 см, влагоемкость
делалась постоянной, то Майер и ввел новое понятие о
наименьшей или абсолютной влагоемкости, которую определял по
влажности породы в верхних 75 см своей 1 м трубки.
Волъни 2), признав за наблюдениями Майера большое
значение, подтвердил их своими опытами, не внеся однако
ничего нового в сущность вопроса.
Позднее подобные же опыты были произведены и
Кингом 3), который получил те же результаты, что Майер и
Волъни.
Однако, как ни важны полученные Майером факты, они
как-то не получили должного развития и освещения и обычно
в почвенных и агрикультуртехнич?ских вопросах почти
никогда не считались с наименьшей влагоемкостью, тогда как
"наибольшая влагоемкость всегда и всюду обязательно
определялась. А между тем с гидрологической стороны наибольшая
влагоемкость представляет наименьший интерес, так как с ней
в природе приходится встречаться, вероятно, очень редко,
тогда как наименьшая влагоемкость дает представление о
многих свойствах почвы, очекь денных для агрикультургехнихи
и гидрологии.
Что ж? касается грунтовых вод, то здесь до самого
последнего времени (Косовин) ценные данные Майера оставались
совершенно неиспользованными 4), что несомненно надолго
затормозило развитие инфильтрационной теории.
ГЛАВА IV.
ПЕРЕДВИЖЕНИЕ ПОЧВЕННЫХ ВОД В ПРИРОДЕ.
Каким бы образом почва ни приобрела воду —¦ путем ли
выпадения атмосферных осадков или посредством конденсации
водяных паров атмосферы, — вода эта не остается в почве
х) A. Mayer. Ueber das Verhalten erdartiger Gemische gegen das Wasser.
Landwirtschaftliche Jahrbucher. 1874. H. III.
2) E. W о 11 n y. «Untersuchungen iiber die Wasserkapacitat der Badenarten.
Forschungen». Bd. 8. 1885.
3) Кинг. Почва. Приложение к журналу «Хозяин».
4) Даже в таком труде, как «Подземные воды и источники» К е й л ь г а к а.
167

неподвижной, а напротив — она беспрерывно перемещается
кз одних слоев почвы в другие, из почвы в грунт и обратно.
Вода передвитается в почве в двух состояниях — в форме
Рис. 15.
дара и в жидком виде, причем передвижение в жидком виде
происходит как под влиянием молекулярных сил 1), так и под
влиянием силы тяжести.
1) Сюда ;ке я отношу передвижение воды и под влиянием
осмотических сил.
1в8

Рассмотрим некоторые случаи передвижения воды в
парообразной форме, причем из наших рассуждений мы исключим
поверхностный слой почвы, глубиною приблизительно до 5 см,
где почва пересыхает очень сильно, так, что влажность ее
нередко падает ниже максимальной гигроскопичности. В более
глубоких слоях почвы влажность обычно бывает такова, что
эти слои имеют максимальную при данной температуре
упругость водяного пара г). Благодаря этому задача изучения
передвижения воды в почве1 в парообразной форме значительно .
упрощается и сводится, по существу, к изучению
температуры почв.
В связи с только что сказанным следует различать
суточные и сезонные изменения улругостей водяного пара в почве.
Очеви дно, что суточные изменения должны наблюдаться
в верхних (до 1 м) горизонтах почвы, тогда как сезонные
изменения захватывают и более глубокие горизонты, быть
может нередко содействуя особому ходу почвообразовательных
процессов и значительно углубляя мощность почвы 2).
Рассмотрим эти явления в слое почвы 3) мощностью от
5 до 20 см, когда влажность была больше, чем максимальная
гигроскопичность почвы и где, следовательно, упругость
водяных паров была равна максимальной упругости при данной
температуре. Я остановлюсь только на двух примерах,
относящихся к летнему периоду. В первом случае почва имеет
высокую температуру, во втором — она значительно холоднее.
Изменение температуры почвы в первом: периоде видно
из записей 3-х термографов (рис. 15). Ниже, согласно
температурам почвы, приведены упругости водяных паров (Д) на
соответствующих глубинах.
На рисунке 16 (стр. 170) только что приведенные данные
представлены в виде кривых.
Рассмотрим в самых общих чертах характер этих кривых
и взаимоотношения их друг к другу.
1) Упругость водяных паров в верхних слоях изменяется
в течение суток в широких пределах.
2) Эти изменения тем больше, чем данный слой лежит
ближе к поверхности почвы: так. например, 1 августа на
глубине 5 см амплитуда улругостей пара достигала 26,2 мм
(43,1—16.9), на глубине 10 см — 19,5 мм (37.4—17,9) и на
глубине 20 см — 3.8 мм (19,7—15,9).
3) Слой почвы с максимальной упругостью водяного пара
в различные часы суток лежит на различной глубине. Так
і) См. гл. 2.
а) Если понимать почву как кору выветривания.
3) Почва — одесский чернозем на метеорологической обсерватории:
б. Новороссийского Университета.
16»

::::::in- ::::=:
it
"i —---
(M _
*
?-* x: : -
ij
Г ..,.__. и|. >(|я<
о _ _
^: :
C«N
z ~- ¦
и .- 4
^
... | .
J
•- *і
*--
- " Ml
¦ i i
*- !
- . . , 4
?.*- t
* ""
. .... . |.,-7
3? H-—*—i г~—р
. . i
. .... , |
; it itit it
.. _„...
».--*- - ¦
** -^
. i i
: ie_ j- ± _ x
- ! 1 1
J
? - к:
*i H
, M
V
i "i' i
h -... ,. ...
* !
- J .>
; ; t -L;'^r
t *4"t V
& _j7i . ! Г"".і.. ,j,
' !
¦- ! i i ;
- ._ i
V-m -.
c- i
l_,H..-^-~>r;*%[""~"
— ^- — < —
t—ll v_ _ L. _
X J-il"-*^ "<»!.-
jE о «л в
» -*У r^ |-
"" ~l ^ " —¦¦— — —" i- « - -~p i ¦ ¦»-- -
""v'v
Я-
^.L 4
^--3^: JL
- -i'-"' i
-,г-й"^ It - -
^Jji' _u_ _ ,
•¦ — —¦
у
r
^ Su It ^
¦¦ ¦• ¦ Гп *• •*.. 1
* "• "Su..
-J-
.' .'
' . ^з^ *
^ 'Z?:
;J- . . „_.
1.. »•.
" ¦ ^ n "z ** *_ „_
¦"*¦•...->.,.,
-^
—t— ^ ^*
i^ _ •
- „-.---— : -
Jj?!^
¦Т...Л4-. >.
!""'-.- *
D"-""-*
t
/
/ '
ш^Ё1>
, — ** !*«' *' 1
I№T j_
i=- л
Siv '
T1 "} i
,'
- - w/
— - — j^C-^^; -
-*''" .-'"?
j. "* -»'* , к
.»¦•'/ Г V
¦v - л *
^rte~,_,«, J- __
" *' 1^ л I
it ±!r!cL i :
-'+ L .
-; ' . /
-¦ / *
„.-"> /
-^•"Е-^*" Z
г - • " У
T
V
¦"¦¦•, ^
i ^ у a
^ 2v
^4 7
' ? JL"
"•*"*"¦•¦* 7
--;:!-•" it
Г-^" 7 "
--it С
: : ^^i
ч
.
^ -
/
I
/
. 1
li
/i-
.¦
V
4
"• *
:-Ь\
f
_j
/
p* * *—i
*
*
Л 1
A
9
—
m
.
—t
"l
i
1
1
,
i
_Li
i
!
1
H
1
1
! 1
|
i l
1
i
1
' 1
1
P
1
j
f>
1
i
!
i
i
i
i
¦^
j '
[
i
' I i
i 1
i
i
j
і
^
M
-
»
» ta О «9 в ift
) ©I 04 ^- «- *"

На б людение (о іг ы т 49).
Время наблюдений
Дни
Часы
Глубина
5 см
t С° Д мм
Глубина
10 см
t С° Д мм
Глубина
20 см
tC° іД мм
1 августа 1915 г.
2 августа
3 августа
12 д.
2
3
4
6
8
10
12 н.
2
4
6
7
8
10
12 д.
2
3
4
6
8
10
12 н.
о
4
6
8
10
12 Д.
1
2
4
6
8
33^
35,0
35,5
35,0
30,5
26,5
24,0
22,0
21,0
20,0
1?,5
21,5
27,0
31,5
33,5
34,0
33,0
30,0
26,0
23,5
22,0
21,5
21,0
20,5
22,0
25,0
29,5
30,5
28,5
25,5
21,5
20,0
37,4
41,8
43,1
41,8
32,5
25,7
22,2
19,7
18,5
17,4
16,9
19,1
26,5
34,4
38,4
39,6
37,4
31,5
25,0
21,5
19,7
19,1
18,5
17,9
19,7
23,5
30,7
32,5
28,9
24,3
19,1
17,4
29,5
32,5
33,0
32,0
28,5
26,0
24,0
23,0
22,0
21,0
20,5
21,5
24,0
27,5
30,0
30,5
29,5
26,5
24,5
23,0
22,0
21,5
21,0
21,5
23,0
25,5
27,0
26,0
24,0
22,0
30,7
36,4
37,4
35,4
28,9
25,0
22,0
20,9
19,7
18,5
17,9
19,1
22,0
29,3
31,5
32,5
30,7
25,7
22,9
50,9
19,7
19,1
18,5
19,1
20,9
24,3
26,5
25,0
22,2
19,7
21,0
21,5
22,0
22,0
21,5
21,0
20,0
19,5
19,0
18,5
18,5
19,0
19,5
21,5
21,0
21,0
20,5
20,0
19,5
19,0
18,5
18,0
18,0
18,0
18,5
19,0
19,5
20,0
19,5
18,5
19,1
19,7
19,7
19,1
18,5
V.4
16,9
16,3
15,9
15,9
16,3
16,9
17,9
18,5
18,5
17,9
17,4
16,9
16,3
15,9
15,4
15,4
15,4
15,9
16,3
16,9
17,4
16,9
171

Время наблюдений
Дни : Часы
.
¦
5 августа - -
—
; іо д.
і 12 н.
]
! 2
4
: 6
! 7
j
і 8
і
1 1°
12 Д.
1
2
4
6
8
10
12 н.
2
4
6
7
8
10
і
12 Д.
2
3
4
6
8
1 ю
12 и.
2
, 4
6 д.
8
10
Глубина
5 см
tc°s
18,5
16,5
15,5
14,5
14,0
15,5
18,5
20,0
22,0
21,5
22,0
19,5
17,0
15,5
14,0
13,0
12,0
11,5
—
15,0
21,0
24,0
26,0
28,0
26,0
23,0
19,5
17,5
16,5
15,5
14,5
23,0
19,5
17,5
Д мм
15,9
14,0
13,1
12,3
11,9
13,1
15,9
17,4
19,7
19,1
19,7
16,9
14,4
13,1
11,9
11,2
10,5
10Д
—
12,7
18.5
22,0
25,0
28,1
25,0
20,9
16,9
14,9
14,0
13Д
12,6
20,9
16,9
14,9
Глубина
10 см
tс°; д мм
20,5 17,9
1*М>
17,5
16,5
16,0
15,5
10,0
17,5
20,0
—
22,0
22,0
22,0
20,0
18,5
17,0
16,0
15,0
16,3
14,9
14,0
13,5
13,1
13,5
1'4,9
17,4
—
19,7
19,7
19,7
П,4
15,9
14,4
13,5
12,7
14,0 ; 11,9
13,5
15,0
18,5
22,0
24,0
—
26,0
24,5
22,0
20,0
19,0
18,0
17,0
24,5
22,0
20,0
11,5
12,7
15,9
19,7
22,2
—
25,0
22,9
19,7
17,4
16,3
15,4
13,3
22,9
19,7
17,4
Глубина
20 см '
t с ! д мм
19,0 1 16,3
18,0 ! 15,4
17,5
17,0
16,5
16,0
16,0
16,0
—
16,5
17,0
17,0
17,0
16,5
16,0
15,0
15,0
14,5
—
14,0
14,5
15,0
16,0
—
17,0
і
17,0
17,0
14,9
14,4
14,0
13,5
13.5
13,5
—
14,0
14,4
14,4
14,4
14,0
13,5
Ш
12,7
Л 1,9
—
11,9
12,3
12,7
13,5
—
14,4
14,4
14,4
17,0 1 14,4
16,5
16,0
15,5
17,0
17,0
17,0 ,
14,0
13,5
13,1
14,4
14,4
14.4
172

Время наблюдений
Дни і Часы
*
7 августа .
' 12 н.
2
4
і 6
7
8
10
12 д.
.2
3
4
6
8
10
12
2
4
6
7
8
ю
12
2
3
і
! 4
1"
і/6
!• 8
10
1
12 н.
ч
4
1 6
! 7
! 8
! ю
Глубина
5 см
t С° Д мм
16,5
15,5
14,5
14,0
—
15,0
18,5
24,0
26,5
27,0
27,0
25,0
21,5
21,0
18,5
17,0
16,0
15,0
—
16,0
22,0
27,0
29,5
30,0
29,0
26,0
23,0
21,0
19,5
18,5
17,5
17,0
—
17,5
20,5
14,0
13,1
12,3
11,9
; 12,7
15,9
22,0
25.7
26,5
26,5
23,5
19,1
18,5
15,9
14,4
13,5
12,7
—
13,5
19Л
26,5
30,7
31,5
29,8
25,0
?0,9
18,5
16,9
15,9
14,9
14,4
—
14,9
17,9
Глубина
10 см
tc°
19,0
< 18,0
Д мм
16,3
15,4
17,0 ! 14,4
16,0
15,5
16,0
17,0
21,0
24,5
—
25,0
24,5
23,0
21,5
20,0
18,5
17,0
16,5
16,0
17,0
20,0
23,0
26,5
¦—
27,0
26,0
23,5 '
22,0
20,5
19,5
18,6
17,5 |
17,0
17,0
19,0
13,5
13,1
13,5
14,4
18,5
22,9
.—
23,5
' 22,9
20,9
19,1
17,4
15,9
14,4
14,0
13,5
14,4
17,4
20,9
25,7
—
26,5
25,0
21,5
19,7
17,9
16,9
15,9
14,9
14,4
14,4
16,3
; Глубина
20 см
t С° Д мм
16,5 14,0
16,0 13,5
15,5 13,1
15,0 12,7
— , —
14,5
14,5
15,0
15,5
—
12,3
12,3
12,7
13,1
—
16,0 і 13,5
16,5 ( 14,0
16,5 14,С
16,5
16,0
16,0
15,5
15,0
—
15,0
15Д
15,0
16,0
—
17,0
17,0
17,0
17,0
16.5
16,0
15,0
15,0
—
15,0
15,0
14,0
13,5
13,5
13,1
12,7
—
12,7
12,7
12,7
13,5
—
14,4
14,4
14,4
14,4
14,0
13,5
12,7
12,7
—
12,7
12,7
173

2/V1II с 8 ч. утра, когда упругость водяного пара на глубине
5 и 10 см была одна и та же, до 7 ч. (приблизительно) вечера
максимальная упругость пара от 26,0 до 39,6 мм была на
глубине 5 см (на глубине 10 см — 22,0—32.5 мм и на глубине
20 см — 15,9—18,5 мм). С 7 ч. вечера 2/YI1I до 7 ч. утра.
3/VIII максимальная упругость пара (25,7—18,5, лш)
наблюдается уже на глубине 10 см (на глубине 5 см — 25,0—17,9 мм
и на глубине 20 см— 17,9—15,4 мм). При сильном
охлаждении почвы слой с максимальной упругостью водяных паров
может находиться летом и на большей глубине, как, например,
ночью с з/VIII на 4/VIII, когда с 3 часов ночи до 7 ч. утра
на глубине 20 см упругость пара (14,4—14,0 мм) была больше,
чем на глубине 10 (14,0—13,1 мм) и 5 см (12,3—11,9 мм).
Перемещение максимальной упругости водяного пара из
одного слоя почвы в другой должно быть выражено еще более
рельефно, чем в нашем примере, если принять во внимание
упругость водяного пара в слое 0,5 см, где как амплитуда
упругостей пара, так и их абсолютные величины достигают
своих крайних пределов.
4) Следствием изложенного в пункте 3-м является
передвижение воды в парообразном состоянии, причем вода
передвигается из слоя почвы с большей упругостью водяного пара
к слоям почвы, имеющим меньшую упругость пара. Таким
образом, согласно рассмотренному уже выше состоянию
упругостей водяного пара, 2/VIII с 8 ч. утра до 7 ч. вечера, вода
в парообразном состоянии передвигалась с. глубины 5 см
к слою, лежащему на глубине 10 см, а отсюда к слою на
глубине 20 см. В 7 ч. вечера упругость водяных паров на.
глубине 5 и 10 см выравнялась, и в этот момент
передвижение парообразной воды в слое 5—10 см прекратилось. Но-
уже в следующем часу создаются такие соотношения
упругостей пара, что вода начинает передвигаться из слоя,
лежащего на глубине 10 см, к слоям, находящимся на глубине
5 и~20 см. Такое состояние продолжается до 7 ч. утра 3/VIII,
когда упругости пара на глубине 5 и 10 еле снова
выравниваются и когда опять создаются условия, подобные уже выше-
рассмотренным от 7 ч. утра до 7 ч. в. 2/VIII.
5) Максимальное давление в раз личных слоях почвы
наступает тем позже, чем на большей глубине находится
данный слой. Так в теплые дни наибольшее давление водяных
паров на глубине 5 см наступает около 3 ч. дня, на глубине-
10 сді — в4ч. дня и на глубине 20 см — около 5—6 ч. дня.
То же самое наблюдается и по отношению к наименьшей
упругости пара в различных слоях почвы.
6) В течение летнего периода упругость водяных паров,
в почве уже на глубине 20 см остается почти всегда ниже..
174

чем упругость водяных паров на глубине 10 см. Поэтому
в более глубоких слоях почвы, начиная с глубины 20 см,
происходит только одностороннее передвижение парообразной
Рис. 17.
воды сверху вниз, тогда как ъ вышележащих слоях
наблюдается, как уже сказано выше, двустороннее передвижение
парообразной воды. Это обстоятельство обусловливает
сохранение водаі в более глубоких слоях почвы (от 20 см и более)
и сильное пересыхание вышележащих іслоев. Благодаря
только, что указанному соотношению упрутостей водяных
175

Наблюдение (опыт 50).
Время наблюдений
Дни
5 сентября ....
)
t сентября ....
.
-
-
#'
¦
Часы
12 полдня
2
4
6
8
10
12 полночи
2
4
6
8
10
12 полдня
2
3
4
6
8
10
12 полночи
2
4
6
8
10
12 полдня
2
4
6
8
10
12 полночи
2
Глубина
5 см
f С° Д жм
11,0
11,0
11,0
10,5
10,0
9,5
9,0
8,5
8,5
8,0
8,0
8,0
9.0
9,0
9,5
9,0
9,0
8,5
8,0
8,0
8,0
8.0
8,0
8,0
8,0
8,0
8,5
9,0
9,5
9,5
9,0
9,0
9,0
9,8
9,8
9,8
9,5
9,2
8,9
8,6
8,3
8,3
8,0
8,0
8,0
8,6
8,6
8,9
8,6
8,6
8,3
8,0
8,0
8,0
8,0
8,0
8,0
8,0
8,0
8,3
8,6
8,9
8,9
8,6
8,6
8,6
Глубина
10 см
tc°
8,0
8,0
8,0
8,0
7,5
7,0
6,0
6,0
5,5
5,0
5,0
5,0
5,0
5,5
—
6,0
6,0
5,5
5,0
5,0
4,5
4,5
4,5
4,5
4,5
5,0
5,0
5,5
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
Д мм
! 8,0
8,0
8,0
8,0
7,7
7,5
7,0
7,0
6,8
6,5
6,5
6,5
6,5
6,8
—
7,0
7,0
6,8
6,5
6,5
6,3
6,3
6,3
6,3
6,3
6,5
6,5
6,8
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
Глубина
20 см
tc°
11,0
11,0
11,0
11,0
10,5
10,5
10,0
10,0
10,0
9,5
9,0
9,0
9,0
9,0
—
Д мм
9,8
9,8
9,8
9,8
9,5
9,5
9,2
9,2
9,2
8,9
8,6
8,6
8,6
8,6
—
9,0 | 8,6
9,0
9,0
9,0
9,0
8,5
8,5
8,0
8,0
8,0
8,0
8,0
8,0
8,0
8,5
8,5
8,5
8,5
8,6
8,6
8,6
8,6
8.3
8,3
8,0
8,0
8,0
8,0
8,0
8,0
8,0
8,3
8,3
8,3
8,3
)76

Время наблюдений
Дни
7 сентября ... |
.j
8 сентября . . .
ч
f
'
9 сентября . . .
.
L0 сентября . . .
,
j . Часы
4
8
10
12 полдня
2
4
6
8
10
12 полночи
2
4
6
8
10
12 полдня
2
3 '
4
В
8*
10
12 полночи
2
4
6
8
10
12 полночи
2
4
6
8
Глубина
5 слі
tc°
9,0
9,0
Д мм
8,6
1 8,6
9,0 | 8,6
9,5 ! 8,9
10,0
10,5
11,0
13,0
12,5
12,0
11,5
11,0
11,0
11,0
11,0
11,0
11,0
12,5
—¦
13,0
15,0
14,0
13,0
12,5
12,0
11,0
9,2
9,5
9,8
11,2
10,8
10,5
іод
9,8
9,8
9,8
9,8
9,8
9,8
10,8
—
11,2
12,7
11,9
11,2
10,8
10,5
9,8
11,0 '9,8
11,0
10,0
10,0
12,0
13,0
14,0
13,5
9,8
9,2
9,2
10,5
11,2
11,9
11,5
Глубина
10 см
t С0 | Д мм
6,0
6,0
6,0
6,5
7,5
V8,0
7,0
7,0
го
7,2
7,7
8,0
9,0 8,6
9,0
9,0
9,0
9,0
8,6
8,0
8,0
•8,0
8,0
9,0
10,5
11,0
11,0
11,0
11,0
10,0
9,5
9,8
8,5
8,0
8,0
8,5
10,0
11,0
11,0
11,0
11,0
8,6
8,6
8,6
8,6
8,3
8,0
8,0
8,0
8,0
8,6
9,5
9,8
9,8
9,8
9,8
9,2
8,9
8,6
8,3
8,0
8,0
8,3
9,2
9,8
9,8
9,8
9,8 |
Глубина
20 см
tc°
8,5
8,5
8,5
8,5
9,0
9,0
9,5
10,0
10,0
10,5
10,5
10,5
10,5
10,5
30,5
10,5
11,0
11,5
—
12,0
12,5
13,0
13,0
13,0
13,0
13,0
12,5
12,5
12,5
12,5
12,5
13,0
13,0
13,5
Д мм
8,3
8,3
8,3
8,3
8,6
8,6
8,9
9,2
.9,2
9,5
9,5
9,5
9,5
9,5
9,5
9,5
9,8
10Д
—
10,5
10,8
11,2
И.2
11,2
11,2
1W
10,8
10,8
10,8
10,8
10,8
11,2
11,2
11,5
Почв, к грунтовые воды 1з
177

Время наблюдений
Дни | Часы
г
10 сентября ...
'
11 сентября . . . ¦
г
'
12 сентября ....
10
і
12 полночи
2
4 .
6
8
10
12 полдня
2
4
6
7
8
10
12 полночи
2
4
6
8
10
12 полдня
Глубина
5 см
tc°
Д мм
12,5 | 10,8
12,0
12,0
11,5
11,0
11,0
10,5
10,0
10,5
11,0
12,0
12,5
12,5
12,0
11,5
11,0
10,5
10,0
10,0
9,0 ,
9,0
10,5
10,5
10Д
9,8
9,8
9,5
9,2
9,5
9,8
10,5
10,8
10,8
10,5-
10,1
9,3
9,5
9,2
9,2
8,6
8,6
Глубина
10 см
tG° ; Д мм
10,5 і 9,5
10,0
10,0
9,5
9,0
9,0
9,0
9,0
9,5
10,0
10,0
—
10,0
10,0
9,5
9,0
8,5
8,0
8,0
8,5
10,0
4
9,2
. 9,2
8,9
8,6
8,6
8,6
8,6
8,9
9,2
9,2
—
9,2
9,2
8,9
8,6
8,3
8,0
8,0
8,3
9,2
Глубина
20 см
t С° ! Д мм
13,5
11,5
13,5 і 11,5
13,5 11,5
13,5
13,0
13,0
13,0
13,0
13,0
13,0
13,0
—
13,0
13,0
13,0
13,0
11,5
11,2
11,2
11,2
11,2
11,2
11,2
11,2
—
И,2
П,2
11,2
11,2
13,0 J 11,2
13,0
13,0
11,2
11,2
12,5 10,8
12,5
10,8
паров в верхних слоях почвы происходит то, что летом вода,
шредвинувшаяся в почве до глубины 20 см и более, уже Не
может возвратиться путем передвижения в парообразном
состоянии не только в атмосферу, но даже и в верхние слои
почвы, что имеет весьма, важное значение для юта, юго-
востока и вообще для местностей с небольшим количеством
осадков.
В самом деле, как уже было отмечено выше,
поверхностный слой почвы является как бы водособирающим слоем,
так, кале здесь происходит и термическая и молекулярная
конденсация водяных паров. Эта вода присоединяется к
имеющемуся в поверхностном слое запасу воды (независимо от
происхождения этого последнего); под влиянием дневного
нагревания поверхностного слоя она передвигается в глубже
лежащие слои и, как только достигает глубины 20 см (при-
178

Злизительно), она лишается возможности в течение летнего
периода возвратиться обратно в парообразной форме в верхние
слои почвы и в атмосферу. Так происходит обогащение почвы
и грунта на счет парообразной воды атмосферы.
Рассмотрим теперь распределение давлений водяных
ларов в верхних слоях почвы при более или міенее сильном
охлаждении земли. Данные записей трех термографов (тех же,
что и в вышераоомотренном случае) приведены в таблице на
сгр. 180. (См. также рис. 17).
На рисунке 18 представлены кривые упругостей
водяных паров в только что рассмотренном случае. Из этих
данных мы видим, что при продолжительном охлаждении почвы
распределение упругосте$с водяных паров в верхних слоях ее
иное, чем в периоды нормального летнего нагревания почвы.
Не останавливаясь подробнее на этих достаточно очевидных
различиях, отметим только, что в период охлаждения
создаются такие условия, когда почти в течение круглых суток
передвижение парообразной воды происходит из слоев почвы,
лежащих на глубине 5 и 20 см, к слою, лежащему на
глубине 10 см. В эти периоды мы встречаемся, следовательно,
с передвижением парообразной воды из более глубоких слоев
почвы (глубже 20 см) в верхние слои, что невозможно, как мы
уже видели выше, в нормальные летние дни.
Итак, в почве под влиянием суточных изменений
температуры изменяется и упругость водяных паров, а вместе с тем
происходит и беспрерывное передвижение парообразной воды
из одних слоев в другие. В результате подобного рода
передвижений должна изменяться влажность различных слоев
почвы, что в действительности и происходит. Об энергии
изменения влажности почвы под влиянием интересующих нас
процессов дают некоторое представление два опыта А. В,
Сперанского г) и наблюдение П. Широких2).
А. В. Сперанский произвел два опыта следующим
образом: бралась почва с определенным содержанием влаги и
насыпалась в стакан 9 с'м вышиной и 6 см в диаметре; стакан
с почвой взвешивался, я затем почва нагревалась лампочкой
Нернста, помещаемой на расстоянии 20 см от поверхности
почвы. Температура поверхностного слоя определялась
термометром, шарик которого был покрыт почвой. По окончании
нагревания, стакан с почвой снова взвешивался для
определения общей потери воды при испарении, а почва выни-
*) «Гигроскопическая вода почвы и подземная роса». Журнал опытн.
агр. 1907, кн. III, стр. 306 — 307.
2) «К вопросу о поглощении почвою паров воды из воздуха».
Сельское хозяйство и лесоводство. 1898 г. № 4.

« m г-"ет--
*¦ -,r - S -
_J _4 _
_: a /
"= ¦¦ -/i
?* _? 'A
?2: 1 ' ?
J > J
" J* J
: v ч. 1
- ¦ -i t-L .
« _J_ '• J . L
; Jit
: " ' ' /
X -t -fit -
?* 4i J
51« 7 tl —
- f- t T -
* it *? .. I 1
* T*t - t -
« s- ,
i - L-i.lt .
" ГЦіуі 4
- t /'45 -
i ft х -
* -- X* Li -
* - ?-,* it
*- . ^ >
"i >T /
« -« ' 4- J-
4* ^
^ '* , '.
« - ^-V K-
*,.,,.... S,,>g , ._.
i f !$ _
2 r . Г
1
* " "Г
" ~ * Г 1
ті I" ' ,^ -/ -
r7 ± .7^. _
'.
Г _:_ ^ 3:
j- * ^Л _ ' ,. _
V \ С
i ___ ^4 S -
. __ Ilr\-
- - 4 5-
« Jl
* ^»
\ -- 1- -
v« - Ж
i - - Ж -
. , _ jL*
; __ r-v .
„ „ . _ _ 5 i__S
^ I "l_L _
? :::: : :: лр .
7 _:__ __ _ «E _
- : _т _
z ::::__: i ,
— -J- -T
Z ::_- : - t
%¦? - -
s. . _
>. *
• ^ /
* „ ]„ x
* ; _?
S - - V -
% „ _ q: _
I j
^ _i _.
Z ---- - -,* - 4
* _ - ^ j *
и« ____ j г -т
E?i _ , _?' -,2
±- _ -j- ]-_
__T _ «^_ 2~_
- -_ ? __
}
g :::__ _ e _~::~
V «t « «9
q Я а ^
1 Yfrn
,=r
j
_
r
EC I U
._-. _. ^^-^
- 2 00
Г ^
it I «
CL«
«5
^
-3
t - ^
f "
t -
I "
f^ ^
L
P I
;
- - H <B
i*
^
; &
w
*o
to of

малась отдельными слоями приблизительно в 1 см толщиной
и в ней определялось количество воды. Результаты опытов
таковы:
Опыт 51.
Влажность почвы 33,26%. Температура воздуха 13,5°,
относительная влажность 40%. Нагревание продолжалось 3 часа.
Верхний слой почвы, сухой вес которого был равен 19,7 г,
потерял от нагревания 4,282 г, тогда как общая потеря была
2,92 г. Таким образом «из верхнего слоя перешло вниз 1,362 г,
т.-е. 31,8% всей потери воды».
Распределение „воды в нижележащих слоях было таково:
Слой приблизительно на глубине 3 см 34,64%
4 „ 34,41 в
я г, п п ^ » 00,00 „
» » » Ь „ 33,о8 п
„ , „ „ 7 „ . . . - . оо^оЬ „
п « « « 8 „ 33,18 в
я » » я . ^ » 00,4Ь „
ОПЫТ 52.
Нагревание производилось с перерывами, причем
температура поверхностного слоя поднималась до 45°. Влажность
почвы 23,40%. Верхний слой весом 25,87 г потерял 3,478 а,
а весь сосуд 2,23. Следовательно, вниз перешло 1,248 г или
35,88% всей выделившейся воды.
Слой на глубине приблизительно 3 см содержал воды . . . 25,07%
я п п п •* Я ¦ я • ¦ • ^4,іи „
» м „ „ Ь—У „ „ „ . . • 2о,Уо „
Таким образом в опытах А. В. Сперанского мы находим
прекрасные иллюстрации тех следствий, к которым мы пришли
выше на основании изучения упругости воДяного пара в
почвах, влажность которых больше максимальной их
гигроскопичности.
Вышеуказанные наблюдения П. Широких иллюстрируют
нам то же явление в естественных условиях. Этот автор изучал
изменения влажности различных горизонтов почв на
Полтавском опытжш поле, происходившие в течение 11—12 час-
Наблюдения производились на двух участках — на
взрыхленном на 20 см и на задернелом. Образцы почв брались
буравом и буровые скважины делались на расстоянии 8,9—13,3 см.
Для каждого слоя почвы делалось два определения влажности,
средние из которых приводятся автором в работе.
Для большей наглядности полученных автором
результатов приведем одну из серий его наблюдений.
181

Участок взрыхлен на 20 см.
Влажность в % к весу сырой
почвы
Глубина, с которой взяты пробы в см
0—13.3
13,3 — 26,6
26,6 — 39,9 39,9 — 53,2
Проценты
39 мая в 8 час. вечера
30 я „ 7 „
1 июня „7 „ утра .
1 „ . 7 „ вечера
2 „ „ 7 „ утра .
13,75
14,72
13Д0
11,59
12,87
20,13
21,19
20.43
21,16
21,18-
19,26
20,07
19,00
20,89
18,95
17,74
17,87
17,45
17,12
17,76
Таким образом в соответствующих слоях воды
убавилось (—) или прибавилось (+) в %:
Глубина в см
39,9139,9 — 53,2
€ 8 ч. в?ч. 29-го по 7 ч. утра 30-го
С 7 ч. утра по 7 ч. вечера 1-то
'U 7 ч. в?ч. 1-го по 7 ч. утра 2-го
+ 0,97
-1.51
+ 1,28
+ 1Д6
+ 0,73
+ 0,02
+ 0.81
+ 139
— 1,94
+ 0,13
+ 0,67
— 0,32
Как видно из этих наблюдений Я. Широких1),
интенсивность интересующего нас процесса в природных условиях
весьма значительна, что увеличивает гидрологическое
значение рассматриваемых явлений.
В поверхностных слоях почвы до глубины 5 см> где
амплитуда температур и термический градиент значительно
больше, чем в глубже лежащих слоях, должно наблюдаться
и более энергичное передвижение воды в парообразной форме.
Но так как здесь почва пересыхает очень сильно и влажность
ее падает обычно ниже максимальной гигроскопичности, то
для определения упругости водяного пара в поверхностных
слоях необходимо уже не только знание температуры этих
слоев, но и относительной влажности почвенного воздуха.
У нас не было соответствующих приборов и потому мы не
имеем возможности представить конкретно картину
интересующего нас явления. Тем более поэтому хотелось бы указать
на тот интерес, который представляет изучение упругости
1) П. Широких на основании этих и подобных им наблюдений пришел
к выводу, что наблюдаемое повышение влажности почвы можно было бы
отнести на счет поглощения паров влды из воздуха. Несостоятельность
подобного взгляда показана мною к моей работе «Роль парообразной воды
в режиме почвенных и грунтовых вод». Труды по с.-х. метеор., вып, XII,
стр. ?7—68.
182
«

водяного пар§, в поверхностных слоях почвы. Это
обусловливается тем шстоятельс-твом, что поверхностный слой почвы
является слоем, который активно и беспрерывно участвует
во всем водообмене между почвой и атмосферой.
В самом деле, мы уже видели, что и молекулярная и
термическая конденсация водяных паров атмосферы
происходят в самых поверхностных слоях почвы; с другой стороны,
испарение осуществляется также при участии поверхностного
слоя, причем значение этого слоя не ограничивается только,
тем, что он играет роль порозной перегородки,
задерживающей энергию диффузии водяного пара, но этот же слой
несомненно играет чрезвычайно важную роль и в изменении
энергии передвижения воды под влиянием молекулярных сил,
часто уменьшая ее и тем способствуя сохранению влаги в более
глубоких горизонтах почвы. К сожалению, вопрос о
водообмене поверхностного слоя почвы почти не затрагивается ни
•гидрологами, ни агрикультур-физиками.
Повидимому это случилось потому, что почти вое
исследователи интересовались гигроскопической водой с
физиологической точки зрения и, когда было доказано, что растения
не могут использовать эту воду, то исчез и интерес к изучению
того слоя почвы, где обычно приходится встречаться с
гигроскопической влагой.
И только сравнительно недавно Митчерлпхом*) и особенно
А. В, Сперанским2) было указано гидрологическое значение
поверхностного слоя почвы и гигроскопической способности
почв. Исследование А. В. Спера?ского привело этого автора
к совершенно определенному заключению, «что при суждении
о приходе и расходе воды в почве необхо/димо принимать
во внимание "поглощение почвой воды из воздуха и
превращение этой гигроскопической воды в жидкую, способную
утилизироваться растениями».
Так как в настоящее время уже вполне определенно
выяснено гидрологическое значение поверхностного слоя
почвы, то особенно желательно систематическое изучение
водообмена в этом слое в естественных условиях, что
с успехом могли бы выполнить с.-х. метеорологические
станции.
В работе С. Кравкова 3) имеются указания на энергию
водообмена в поверхностном слое почвы Деркульского лесшт-
1) A. Mitscherlich. «Untersuchungenuber die physikalischert Boden-
eigenschaften>. Landwirtschaft Jahrbiicher. Bd. XXX, 1901, H. 3,
2) «Гигроскопическая вода почвы и подземная роса>. Журнал опытна
агр. 1907, кн. III.
3) Исследование над некоторыми физическими свойствами девственной
„степи". Труды опыт. д?сн. 1901. Стр. 37.
183

чества в течение, части суток, а именно с 12 ч. дня до 9 ч.
вечера; эти данные приведены в следующей таблице1:
Дни
наблюдений
1 день . . .
2 „ . . .
3 „ • ¦ •
і „ • • •
5 „ ...
6 „ . . .
7 . . . .
Влажность почвы на
глубине 2 см в %
12 ч. дня
4
14,4
14Д
14,0
14,2
13,8
14,0
14,3
9 ч. вечера
14,7
14,4
14,6
14,6
14,7
15,4
15,8
Приведенные наблюдения С. Ёравкова показывают, что
водообмен в поверхностном слое почвы происходит весьма
энергично; так, например, на 6 и 7-й день наблюдений
изменение во влажности поверхностного слоя только за 9 часов
достигли 1,4—1,5 %, что составляет около 10% общего
запаса воды в интересующем нас слое.
Летом 1.917 г. мле удалось сделать на б. Екатериноелав-
ской областной сельскохозяйственной опытной станции
наблюдения над влажностью поверхностного слоя почвы в
течение суток. Влажность определялась в слое почвы
мощностью от гА—-1 см, считая от поверхности почвы, причем
для получения достоверной средней величины бралось от 20-ти
до 25-ти проб. Наблюдения были произведены m черном пару
и в пшенице 27—28 июня и полученные результаты
представлены в следующих таблицах.
Влажность іг температура воздуха и почвы в момент
взятия пробы:
27 июня 28 июня
, : •* —, ,—. —_*,
12 час. 4 часа 8ча*. восход 4 часа,
дня дня веч. солниа дня
Температура воздуха . . - 25,8 28,2 21,5 18,0 31,3
Относительная влажность воздуха . . 60,2 50,2 79,0 92,0 43,2.
Температура почвы:
на глубине 0,0 еде 40,5 45,5 21,9 18,0 46,0
5,0 „ . . 34,5 37,0 28,4 22,5 36,0
10,0 „ 27,0 32.5 29,6 24,5 32,0
20,0 „ . / 23,0 24,0 25,0 25,0 25,0
40,0 „ 20,0 20,0 20,2 20,6 20,9»
Утром 28 июня росы не было.
184

Влажность поверхностного слоя почвы в °/о:
Jfejfe
проб
1
2
3
4
5
е
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
Среднее,
12 час.
дня
2,14
1,91
2,49
2,68
1
2Д8
2,49
2,38
2,58
2,43
2,48
2,07
2,39
1,86
2,08
2,11
2,97
3,41
. 2,87
2.53
2,35
2,11
2,55
2,31
2,31
2,40
Ч е р
27 июня
4 чае.
дня
1,82
2,19
2,00
2,41
1J4
1,82
2,34
1,75
2,30
1,77
1,90
2,07
2,65
2,13
1,82
2,25
1,67
1,68
1,61
1,62
1,78
1,80
2,34
2,39
1,89
1,99
н ы й
[
8 час.
в?ч.
4,64
3,18
3,68
3,58
3,60
3,33
1,
3,16
3,89
4,22
3,99
4,41
3,53
2,45
4,16
3,48
3,60
3,15
3,30
3,22
ЗД6
3,24
2,94
3,24
3,06
3,00
3,49
пар
28 июня
Восход
солнца
5,48
5,40
4.87
4,71
4,87
5,08
5,09
5,75
4,80
6,67
4,80
4,96
5,17
5,44
5,33
4,98
4,95
5,29
4,63
5,39
4,09
6,50
5,26
5,69
6,28
5,26
4 час.'
ДНЯ
1,37
2,09
2,09
1,94
1,88
1,76
1,82
1,76
1,92
1
2,29
2Д8
1,69
1,96
2,45
1,94
1,86
2,03
2,10
1,49
2,08
2,24
1,90
1,64
1,78
1,99
1,93
П ш е н и
27 июня
12 час.,
дня
3,61
3,75
2,60
2,86
3,45
3,40
3,10
3,15
3,43
3,22
2,87
2,95
3,30
2,84
3,07
2,63
3,07
2,9В
3,97
3,01
2,61
2,25
4,04
2,25
3,69
3,12
8 час.
веч.
3,60
3,60
3,98
4,03
3,75
3,83
3,93
3,60
3,85
3,84
3,83
3,68
3,60
3,76
-3,85
3,67
3,27
2,31
3,45
3,55
3,46
4,12
3,34
3,29
3,75
3,64
ц а
28 июня
Восход
солнца
5,20
5,20
5,00
4,86
5,25
4,73
4,54
5,06
5,00
4,73
5,08
5,18
4,77
4,90
5Д2
4,98
5,03
4,78
4,83
4,88
4,73
4,83
4,59
5,38
4,76
4,94
Полученные результаты весьма интересны. Несмотря на
крайнее иссушение почвы (чернозем на лессе), достигающее
до 1,99% влаги, наблюдается весьма интенсивное изменение
185

влажности поверхностного слоя почвы. На черном пару
амплитуда влажности с 4 ч. дня до восхода солнца достигает
3,27 %> причем влажность почвы увеличивается в это время
в 2,6 раза. Это тем более замечательно, что такой
интенсивный водообмен поверхностного слоя почвы осуществляется
исключительно аа счет воды, передвигающейся в
парообразном состоянии, ибо при данной степени влажности почвы
передвижение воды под влиянием молекулярных сил было
невозможно, так как влажность почвы была меньше
максимальной ее гигроскопичности (см. главу IV).
В пшенице сущность явления остается неизменной, но
интенсивность процесса значительно уменьшается, что
объясняется как меньшим нагреванием, так и меньшим
охлаждением почвы под пшеницей, сравнительно с черным паром.
Не менее интересные результаты получены были на той же
б. Екатеринославской областной сельскохозяйственной
опытной станции при наблюдении изменения влажности
поверхностного слоя почвы после доведя. Дождь выпал после полудня
24 июля на очень сухую почву в количестве 15,0 мм. Первая
проба была взята на черном пару в момент восхода солнца
25 июля через 10—11 часов после -выпадания дождя.
Следующие пробы взяты # 4 часа дня 25 июля и за полчаса перед
восходом солнца 26 июля. Температура и влажность воздуха
и почвы в момент взятия проб былж таковы:
25 июля
Температура воздуха
Относит, влажность воздуха
Темп?рат. почвы на глубине 0,0 см .
" п щ 7) 0,и « .
11 Т» Я Я l\Jj\J „
20,0 „ .
40,0 „ .
Восход
солнца
17,0
94,0
15,5
17,5
19,5
22,0
20,4
4 часа
дня
28,4
50.4
34,0
27,5
29,0
22,0
20,5
26 июля
Перед
восходом
солнца
17,4
97,0
16,0
19,0
20.5
22,0
20,5
Минимальная температура на поверхности почвы в ночь
с 25 на 26 июля опустилась до 13,0°, но все-таки росы в
момент взятия проб утром 26 не наблюдалось. Роса появилась
только при восходе солнца, когда уже все пробы были взяты.
Изменение влажности (в %) поверхностного слоя почвы
представлено в таблице на стр. 187..
Энергия водообмена поверхностного слоя почвы
поразительна. Дальнейшее изучение затронутого вопроса
представляет большой интерес как с гидрологической, так и с агри-
культур-техничвежюй точек зрения.
186

1
2
3
4
5
6
п
1
8
9
10
11
12
13
14
16
16
17
18
19
20
Среднее
25 июля
Восход
солнца
27,82
26,90
25,67
25,17
25,60 Ч
28,30
28,12
25,91
24,05
24,61
2э,08
24,72
29,41
26,86
26,42
25,67
24,12
29,40
28,50
30,68
26,65
4 часа
дня
6,39
6,06
6,70
3,16
3,16
6,25
6,19
6,19
8,66
5,95
9,42
6,44
5,98
9,79
7,78.
6,60
8,09
6,75
6,95
—
6,66
26 июля
За У2 ч.
перед
восходом
солнца
14,57
19,34
16,87
12,53
12,80
16,57
12М
15,94
12,03
Ш6
11,53
12,62
11,71
14,25
11,12
8Д0
8,24
10,57
13,45
—
13,00
Рассмотрим теперь характер сезонных изменений
упругости водяных паров в почве, а также и те явления, в основе
которых лежат эти изменения. Для этого воспользуемся
данными Метеорологической обсерватории в Одессе за 1896 г.
Мною взяты средние месячные температуры почвы на
различных глубинах в срочные часы наблюдений (7, 1 и 9 час.) и
параллельно этому приведены максимальные упругости
водяных паров в соответствующих слоях почвы.
Результаты такой обработки сведены к следующей
таблице:
187

Месяцы
Часы
Атмосфера
Почва:
0,0 см
Ю ж
20 „
40 „
80
160 ,
200 9
250 „
320 „
Я н в а р
7
t1) Д2)
1
— I 1,93
—9,8
-4,5
-3,7
-1Д
2,5
7,0
8,8
10,2
12,1
2,1
3,3
3,5
4,2
5,5
7,5
8,5
9,3
10,5
1
t
—
-1,4
-3,3
-3,5
-1,2
2,5
7,0
8,8
10,2
12,1
д
2,21
4Д
3,6
3,5
4,2
5,5
7,5
8,5
9,3
10,5
ь
9
t
—
-9,0
—3,9
-3,6
-1,2
2,4
7,0
8,8
10,2
12Д
Д
2,25
2,3
3,4
3,5
4,2
5,5
7,5
8,5
9,3
10,5
Ф
7
t Д
—
-3,5
-1,3
-0,7
-0,2
1,7
4,8
6,4
7,8
10,0
3,1
3,5
4,2
4,4
4,5
5,2
6,4
7,2
7,9
9,2
е в
t
—
5,3
0,2
0,5
0,2
1,7
4,8
6,4
7,8
10,0
рал
1
Д
3,3
6,7
4,7
4,5
4,5
5,2'
6,4
7,2
7,9
9,2
ь
9
t
—
-3,5
-1,0
Д
,3,2
3,5
4,3
—0,6 4,4
0,2
4,5
1,7, 5,2
4,8| 6,4
6,4) 7,2
7,8| 7,9
10,0
9,2
Месяцы
Часы
Атмосфера
Почва:
0,0 см
10 „
20 „
40 .
80 „
160 ш
200 „
250 „
820 ,
Март
7
t
—
0,4
1,5
1,9
2,0
2,7
4,4
5,5
6,6
8,6
д
4,26
4,7
5,1
5,3
5,3
5,6
6,2
6,8
7,3
8,3
1
t
—
і4;8
4Д
2,8
2,0
2,7
Д
4,46
12,5
6Д
5,6
5,3
5,6
4,4 | 6,2
5,5
6,6
8,6
6,8
7,3
8,3
9
t
—
,—
2,5
2,8
2,1
2,7
4,4
5,5
6,6
8,6
д
4,49
4,6
5,5
5,6
5,3
5,6
6,2
6,8
7,3
8,3
t
—.
5,5
6,2
6,8
7,2
6,5
6Д
6,3
6,6
8,0
Апрель
7
д
5,09
6,8
7,1
7,4
7,6
7,2
7,0
7,2
7,3
8,0
1
t | Д
- ! 5,18
24,2
22,2
11,0 9,8
8,9
7Д
6,5
6,1
6,3
6,6
8,0
8,5
7,5
7,2
7,0
7.2
7,3
8,0
9
t
—
3,6
8,4
д
5,іа
5,9
8,2
8,9 .8,5
7,4
6,5
6Д
7,7
7,2
7,0
6,3 j 7,2
6,6 \ 7Д
8,0
8,0
l) t —температура почвы.
а) Д — максимальная упругость водяных паров при t.
188

Месяцы
Часы
Атмосфера
Почва:
0,0 см
ю .
20
40 „
80 „
160 „
200 ,
250 „
320 „
Май
7
t Д
- ! 8,36
1
18,6 !16,0
15Д |12,8
15,3 112,9
15,6 Il3f2
12,6 10,9
9,5 8,9
8,7
8Д
8,5
8,4
8,1
8,3
1
t Д
—.
8,74
40,3
21,9
18,6
15,5
12,7
9,5
8,7
8Д
8,5
55,6
19,5
16,0
13,1
10,9
8,9
8,4
8Д
8,3
9
t
—
11.4
17,7
18,1
16,0
д
8,53
10,1
15,1
15,5
13,5
12,7 '10,9
9,5 8,9
8,7
8Д
8,5
8,4
8,1
8,3
Июнь
7
t
—
26,0
21.1
21,8
22,1
18,8
14,3
12,6
11,0
10,2
д
11,6
25,0
18,6
19,4
19,8
16,1
12Д
10,9
9,8
9,3
1
t
—
52,9
29,2
25,3
д
10,6
—
30,1
23,9
22,1^19,8
18,8
14,3
12,6
11,0
10,2
16,1
12,1
10,9
9,8
9,3
9
t
—
18,4
24,2
24,9
22,5
18,8
14,3
12,6
11,0
10,2
д
11,8
15,8
22,4
23,4
20,3
16.1
12,1
10,9
9,8
9,3
Месяцы
Часы
Атмосфера
Почва:
0,0 см
ю „
20
40 „
80 „
160
200 „
250 „
320- ,
Июль
7
t і д
— |і2,56
26,7
22,9
23,6
24,2
21,2
17,4
15,7
13,8
12,4
26,0
20,8
21,7
22,4
18,7
14,8
13,3
11,7
110,7
t
—
55,8
32,2
26.9
24,2
21.2
17,4
15,7
13,8
12,4
1
д
11,49
122,0
35,4
26,4
22,4
18,7
14,8
13,3
11,7
10,7
9
t 1 Д
__
20,4
26,8
27,2
24,7
21,2
17,4
15,7
13,8
12,4
12,12
17,8
26,2
26,8
23,1
18,7
14,8
13,3
11,7
10,7
Август
7
t
—
23,6
23,5
24,4
25,3
23,1
20Д
18,4
16,2
14,4
Д
13,27
21,7
21,5
22,7
23,9
21,0
17,5
15,8
13,7
12,2
1
t
52,5
32,1
27,2
25,2
23,1
20,1
18,4
16,2
14,4
д
13,98
1)
104,1
35,6
26,8
23,8
21,0
17,5
15,8
13,7
12,2
9
t | Д
—
20,6
26,6
27,6
25,8
23,1
20,1
18,4
16,2
14,4
13,43
18,1
25,9
27,5
24,7
21,0
17,5
15,8
13,7
12,2
г) Необходимо иметь в виду, что столь высокое Д выведено в
предположении, что влажность поверхностного слоя (0—5 aw) больше максимальной
гигроскопичности данной почвы. Обычно летом этого не бывает. Однако, после
дождей, выпадающих летом, упругость водяного пара в поверхностных слоях
почвы должна выражаться такими же, в среднем, величинами, с какими мы
встречаемся в данной таблице.
189

Месяцы
Часы
Атмосфера
Почва:
0,0 см ¦
ю „
20 в
40 _
80 ,
160 .
200 „
250 „
320 .
Сентябрь
7
t
—
17Д
19,9
21,2
22,2
21,8
20,4
19,2
17,5
15,9
д
11,42
14,5
17,3
18,7
19,9
19,4
17,8
16,4
14,9
13,5
1
t
—
42,3
27,3
23,4
22,1
21,8
20,4
19,2
17,5
15,9
Д
11,62
62,3
27,0
21,4
19,9
19,4
17,8
16,4
14,9
13,5
9
t
—
17,1
22,3
23,6
22,3
21,8
20,4
19,2
17,5
15,9
Д
11,73
14,5
20,0
21,7
19,9
19,4
17,8
16,5
14,9
13,5
Октябрь
7
t
—
12,4
15,7
16,4
17,8
18,6
18,7
1,8,3
17,3
16,4
Д
10,11
10,7
13,3
13,9
15,2
16,0
16,1
15,7
14,7.
13,9
1
t
д
1
1
— !ю,бб
і
і
.33,2 37,8
21,6 19,2
18,6 Дб,0
17,8 15,2
18,6 16,0
18,7
18,3
17,3
16,4
16,1
15,7
14,7
13,9
9
t | Д
1
— ]10,59
j
13,5
17,7
18,4
17,8
18,5
18,7
18,3
17,3
16,4
11,5
15,1
15,8
15,2.
15,9
16,1
15,7
14,7
13,9
'ч
Месяцы
Часы
Атмосфера
Почва:
0,0 см
ю „
20 „
40 .
80 w
160 _
200
250 .
320 ._
Ноябрь
7
t | Д
—
2,4
5,31
5,5
5,6 6,8
6,6
9Д
12,9
15,8
16,2
16,1
16,0
7,3
8,6
11,1
13,4
13,7
13,6
13,5
1
t Д
—-
11,3
7,9
7,3
9Д
12,8
15,8
16,2
16,1
16,0
5,39
10,0
8,0
7,6
8,6
11,0
13,4
13,7
13,6
13,5
9
t
—
3,3
6,3
7,0
8,9
12,7
15,8
16,2
16,1
16,0
д
*
*5,47
5,8
7.2
7,5
8,5
10,9
13,4
13,7
13,6
13,5
Декабрь
t
—¦
0,2
2,3
2,8
4,1
7,1
10,9
12,3
13,2
14,4
7
д
4,6
4,7
5,4
5,6
6,1
7,5
9,7
10,7
11,3
12,2
1
t д
—
4,6
3,3
8,0
4Д
7,5
10,9
12,3
13,2
14,4
4,8
6,3
6,8
5,7
6Д
7,5
9,7
10,7
11,3
12,2
9
t ! д
і
—
4,8
0,71 4,8
2,6
3,0
4Д
7,0
10,9
12,3
13,2
14,4
;
5,5
5,7
6,1
7,5
9,7
10,7
11,3
12,2
190

Приведенные в таблицах данные в целом и общем
позволяют наметить в году четыре периода, различающихся по
состоянию упругости водяных паров в почве и грунте: зимний
'период, весенне-ооешшй периоды и летний период.
В зимнем периоде, который охватывает ноябрь, декабрь,
январь, февраль и часть марта1), упругость водяных паров
в различных слоях почвы и грунта тем .больше, чем глубже
лежит данный слой. Так, например, в декабре на глубине
10 см упругость водяных паров в среднем равна 5,6 м, тогда.
как на глубине 320 см она уже достигает 12,2 м.
В течение летнего периода, охватывающего конец мая,
июнь, июль, август и часть сентября, упругость водяные
паров в почве и грунте распределяется таким образом, что
глубже лежащие слои имеют меньшую упругость водяных
паров, чем слои вышележащие. Так, например, в августе
упругость водяных паров на глубине 10 см в час дня
равна 35,6 ж, на глубине же 320 см она достигает всего
лишь 12.2.
Веоенне-осенний период характеризуется тем, что в почве
и верхних слоях грунта происходит выравнивание упругостей
водяного пара. Так, например, в апреле в слое почвы
20—320, см упругость водяных паров колеблется в пределах
всего лишь от 7,0 до 8,5 мм. То же наблюдается и в октябре
с той лишь разницей, что здесь упругость водяных паров вдвое
выше, достигая 14—16 м. ¦
Следствием указанного распределения упругостей
водяного пара в различных слоях почвы и грунта должно быть
передвижение воды в парообразном состоянии. Направление
этого передвижения различно, смотря по сезону. Летом вода.
должна передвигаться из корнеобитаемого слоя как в более
глубокие слои почвы и грунта, так и в атмосферу, так как
упругость водяных паров в верхних слоях почвы больше, чем
в нижележащих слоях и в атмосфере. Таким образом летом
происходит двустороннее высыхание корнеобитаемых слоев,
почвы.
В течение весенне-осеннего периода, в виду
выравнивания упругостей паров воды в различных горизонтах
почвы, передвижение воды в парообразном состоянии почти
не происходит, или, правильнее, происходит лишь в слабой
степени.
В зимний период поток парообразной воды должен
направляться снизу вверх и таким образом должно происходить-
обогащение водой тех слоев почвы, где размещается главная
*) При климатических условиях Одессы. В других местах эти месяв>к
будут сдвинуты то в одном, то в другом направлении.
191

масса корней, на счет воды более глубоких слоев. В виду
очевидной важности этого положения, как для агрикультур-
техники, так и для почвоведения мною была сделана попытка
количественного определения интенсивности данного
процесса.
С этой целью в ботаническом саду б. Новороссийского
Университета в Одессе на совершенно ровной площадке были
произведены определения влажности почвы до глубины 2 м.
Пробы брались буравом Ротмистрова (собственно буром),
причем влажность определялась последовательно в каждых 5 см
почвы. Наблюдения были произведены 26 октября и 16
декабря 1914 г. и 1 марта 1915 г.
Каждый раз закладывалось по 4 скважины с целью
избежать грубых ошибок, благодаря индивидуальности
скважин1). Участок, на котором велись наблюдения, в 1912 г.
•был занят кукурузой, а в 1913 и 1914 на нем развивался
бурьян. Почва на участке черноземная, мощность отдельных
горизонтов такова:
1) Гумусовый горизонт 50 — 65 ел*
2) Переходный красновато-бурый горизонт . 25 „
3) Светло-падевый лесс 50 „
4) Л?сс е переходной окраской между
3 и 5 горизонтами . . . . • - 20 — 30 ,
5) Л?сс красноватого оттенка с глубины
155— 170 см до дна ямы (2 л).
Так как абсолютные запасы воды в исследуемом слое
почвы могут быть определены лишь в том случае, если
известны не только влажность почвы (в %), ню и абсолютный
вес еві то таковой и был определен непосредственно для нашей
почвы, причем пробы брались через каждые 5 см. Это
производилось таким образом, что по вертикальной стенке ямы
цилиндром диаметром в 4 см и высотою 2 см вырезался объем
почвы, равный 25,13 см и затем почва высушивалась и
взвешивалась. Чтобы избежать уплотнение почвы при
вдавливании цилиндра в почву, цилиндр имеет слегка коническую
форму.
На основании полученных данных вычислялся
абсолютный вес сухой почвы в параллелепипедах имевших в
основании 1 кв. дм и высоту 5 еж и определялась в процентах
относительная плотность различных слоев, причем
плотность самого нижнего слоя (195—200 см) была принята
равной 100.
*)И»маильский. «Влажность почвы и грунтовая вода>. Стр. 31 и след.
192

Полученные данные приведены в следующей таблице:
Глубина
почвы в см
0— 5
5-10
10— 15
15— 20
20— 25
25— 30
30— 35
35— 40
40— 45
45— 50
50— 55
55— 60
60— 65
65— 70
70 75
75— 80
80- 85
85— 90
90— 95
95 _ 100
100 — 105
105 —110
110 _ 115
115 — 120
120 —125
125 — 130
130 —135
135 —140
140 — 145
145 —150
150 —155
155 — 160
160 —165
165 -170
170 —175
175 -180
180—185
185 —190
190 —195
195 — 200
Вес почвы
в объеме
25ДЗ куб. с&
в г
32,54
32,21
29,38
27,09
26,65 •
25,79
26,97
25,86
24,39
29,05
32,18
32,69
33,89
36,10
34,47
38,37
35,89
38,02
34,95
35,64
37,31
31,52
35,84
35,35
36,25
35,69
36,45
37,76
35,41
34,89
31,83
31,56
32,31
31,34
30,81
32,03
30,46
30,48
32,10
32,31
Вес почвы
в объеме
l/a L в г
647,6
641,0
584,7
539,1
530,3
513,2
536,7
514,6
485,4
578,1
640,1
650,1
?74,4
718,4
686,0 *)
(741,0) 2)
763,6
714.2
756,6
695,5
709,2
742,5
627,21)
(727,9) 2)
713,2
703,5
721,4
710,2
725,4
751,4
704,7
694,3
633,4
628,0
643,0
623,7
613Д
637,4
800,0 '
606,6
638,8
649,9
Относит.
ПЛОТНОСТЬ
1
ПОЧВЫ
110
99
90
83
82
79
83
80
75
89 -
99
100
104
111
115
118
110
117
107
110
115
113
110
109
111
110
112
116
109
107
98
97
99
96
95
«9
93
94
90
100
Горизонты
почвы
Гумусовый
горизонт
Переходный
красновато-
бурый гори-
oUnl

Светло-палевый лесс
Лесс п?ре-
^v J% «V v V Л ШЯ Л
ходиого
цвета
Лесе
красноватого от-
т?нва
-
*) В виду значительного отклонения этой пробы при расчетах ваат
средний вес между выше и нижележащими слоями, обозначенный цифрой 2.
Почв, и грунтовые воды 13
193

Послойное изменение плотности почвы наглядно
представлено на рис. 19.
o^ofeg^S^
O-ftm
оО <>© О^
ОЪ
Рис. 19.
Влажность почвы 26 октября и 16 декабря, равно как
я изменении абсолютных запасов воды в 2-метровом слое
представлены в следующих таблицах, причем абсолютное
количество воды вычислено для параллелепипеда, основание которого
рарно 1 кв. дм, а высота 2 м.
194

-
Глубина
в см
О— 5
5—10
10— 15
15— 20
20— 25
25— 30
30— 35
35— 40
40— 45
45— 50
50— 53
55— 60
60— 65
65— 70
70— 75
75— 80
80— 85
S5 — 90
90— 95
95 —100
100 —105
105 — 110
110 — 115
115 — 120
120 -125
125 —130
130 —135
135 — 140
140 —145
145 - 150
150 - 155
155 — 160
]
Наблюдение (опыт
1-я с к в а
Влажность
почвы в %
26/Х
26,33
19,40
16/ХП
ь ж и н а
К 16 декабря
воды прибыло+
убыло — в
(
23,77 | —
Уо | t
2,56
37,74 |+18,34
20,39 ! 18,32 —
21,15 19,44
20,77
20,78
20,80
21,52
21,81
21,09
20,31
20,08
19,58
17,99
16,02
15,31
14,85
8,00
20,25
—
—
20,60 —
21,19
21,96
+
+
21,01 | -
22,58 j +
21,86 +
20,97
+
18,36 —
17,43
77,49
—¦
+
17,40 +
16,03 +
16,45 +
8,15 16,66
8,28 | 16,49
7,98 і 16,56
8,11
8,22
8,74
8,38
15,98
15,47
14,55
+
і
+
і
+
+
12,50 j -!--
8,18 | 10,62 і +
8,78 10,81 S +
9,17
9,93
11,511 +
12,00
9,21 16,52
9,58 12,53
9,71
12,85
+
+
+
: +
2,07
1Д1
0,52
0,18
0,39
- 16,6
+ 117,6
- 12,1
— 9,2
- 2,8
- 0,9
+ 2,1
0,44 + 2,3
0,80
1,49
™ 3,9
+ 8,6
1,55 + 9,9
0,89
1,20
0,56
1ДТ
+ 5,8
- 8,1
- 4,0
+ Ю,9
2,09 + 16,0
1,18 + 8,4
8,45
8,47
8.21
8,58
7,87
7,25
5,81
+ 63,9
+ '58,9
+ 58,2
+ 63,7
+ 57,3
+ 51,7
+ 40,9
4,12 + 29,7
2,44
2,03
2,34
2,07
3,06
2,95
ЗД4
+ П,3
+ U,7
+ 17,6
+ 14,6
+ 21,2
+ 18,7
+ 19,7
51).
2-я с к в а ж и
Влажность
почвы в %
26/Х j 16/XII
28,03
26,48
19,67
20,61
20,52
20,21
19,39
20,89
21,34
21,17
20,64
20,10
19,11
17,36
13,71
8,41
8,20
9,24
8,36
8,24
7.89
8,80
8,53
31,46
27,85
25,94
19,04
20,72
21,11
21,17
21,05
20,68
20,87
20,83
20,73
19,71
17,05
16,33
16,12
15,06
15,23
15,05
14,14
13,84
10,96
9,77
8,76 9,31
8,92] 9,60
9,08
9,27
9,93
9,80
9,99
10,48
11,28
10,23
10,12
11,01
11,24
11,21
11,79
11,97
н а
К 16 декабря
воды прибыло +
убыло — в
7о
+ 3,43
+ 1,41
+ 6,27
— 1,57
+ 0,20
+ 0,90
+ 1,78
+ 0,16
— 0,66
-0,30
+ 0,19
+ 0,63
+ 0,60
— 0,31
+ 2,62
+ 7,71
+ 6,86
+ 6,98
+ 6,69
+ 6,20
+ 5,95
+ 2,16
+ 1,24
+ 0,55
+ 0,68
+ 1Д5
+ 0,85
+ 1,08
+.1,44
+ 1,22
+1,31
+ 0,69
і
-{-22,2
+ 9,0
+ 36,7
— 8,5
+ 1Д
+ 4,6
+ 9,6
+ 0,8
— 3,2
- 1,7
+ 1,2
+ 4Д
+ 4,0
- 2,2
+ 19,4
+ 58,9
+ 40,0
+ 45,2
+ 46;5
+ 44,0
+ 44,2
+ 15,7
+ 8,8
+ 3,9
+ 4,9
+ 8,2
+ 6,9
+ 8,1
+ ю,і
+ 8,5
+ 8,3
+ 4,3
195

Глубина"
в см
160 -165
165 - 170
170—175
175 - 180
180 —185
185 — 190
190 - 195
195 - 200
Всего . .
1-я скважина
Влажность
почвы в %
26/Х [16/XII
10,44
10,36
11,04
11,40
11,54
11,43
11,90
11,76
13,08
12,30
12,87
13,49
12,96
12,98
12,97
12,92
К 16 декабря
воды прибыло +
убыло — в
%
+ 2,64
+ 1,94
+ 1,83
+ 2,09
+ 1,42
+ 1,55
+ 1,07
+ 1Д6
г
+ 17,0
+12.1
+ 1U
+ 13,3
+ 8,5
+ 9,4
+ 6:8
+ 7,5
+ 757,9
2-я с к
Влажность
почвы в %
26/Х
11,55
11,46
11,90
11,66
11,95
12,33
12,20^
12,24
16/XII
12,49
12,43
12,00
12,19
13,53
13,64
13,48
13,62
в а ж и
н а
К 16 декабря
воды прибыло +
убыло — в
%
+ 0,94
+ 0,97
+ 0,10
+ 0,53
+ 1,58
+ 1,31
+ 1,28
+ 1,38
г
+ 6,0
+ 6,0
+"0,6
+ 3,4
+ 9,5
+ 7,9
+ 8,2
+ 8,9
+ 523,1
Наблюдение (опыт 51).
¦
Глубина
в см
0- 5
5—10
10- 15
15- 20
20— 25
25 - 30
30— 35
35— 40
40— 45
45— 50
50— 55
55— 60
3-я скважина
Влажность
почвы в %
26/Х
24,65
21,46
21,75
21,82
22,60
21,99
21,47
20,83
20,87
15,64
15,69
17,09
16/XII
48,59
21,87
24,73
19,88
20,80
20,55
20,79
20,52
20,43
20,95
21,25
21,13
К 16 декабря
воды прибыло +
убыло — в
%
+ 23,94
+ 0,41
+ 2,98
— 1,94
— 1,80
— 1,44
— 0,68
— 0,31
— 0,44
+ 5,31
+ 6,56
+ 4,04
г
+155,0
+ 2,6
+ 17,4
-- 10,5
- 9,5
- 7,4
- 3,6
- 1,6
- 2.1
+ 30,7
+ 35,6
+ 26,3
4-я скважина
Влажность
почвы в °/о
26/Х 116/XII
24,60
20,87
21.36
20,00
21,35
21ДЗ
20.94
20,99
19,50
18,60
15,45
14,73
30,66
22,44
20.00
18,26
19,28
20,83
20,73
19,37
20,39
20,33
21,52
21,33
К 16 декабря
воды прибыло +
убыло — в
%
+ 6,06
+ 1,57
— 1,36
— 1,74
— 2,07
— 0,30
— 0,21
— 1,62
+ 0,89
+ 1,67
+ 6,07
+ 6,60
г
+ 39,2
+ 10,1
— 8,0
- 9,4
— 11,0
- 1,5
- 1Д
— 8,3
+ 4,3
+ 9,7
+ 38,9
+ «,9
196

Глубина
в см,
-¦
60— 65
65- 70
70— 75
75- 80
80— 85
85— 90
90— 95
95-100
100 —105
105 —110
110 —115
115—120
120 —125
125 — 130
130 —135
135 — 140
140 — 145
145 —150
150 —155
155 - 160
160 —165
165 - 170
170 — 175
175 —180
180 — 185
185 —190
190 - 195
195 — 200
Всего . .
3-я скважина
Влажность
почвы в %
26/Х
13,76
10,36
7,74
7,32
7,17
8,00
8,66
8,68
8,44
8,93
9,23
9,73
9,71
10,00
10,29
9,82
9,79
10,32
10,71
10,79
11,17
10,00
10,74
11,11
10,48
11,03
11,06
11,49
16/XII
20,96
19,73
17,52
16,53
15,68
15,46
15,69
16,12
16,00
15,56
14,99
12,58
9,32
9,27
9,49
10,08
10,14
10,63
11,14
10,72
10,87
10,65
11,46
11,16
11,62
11,58
11,09
11,63
К 16 декабря
воды прибыло +
убыло — в
%
+ 7,20
+ 9,37
+ 9,78
+ 9,21
+ 8,61
+ 7,46
+ 7,03
+ 7,44
+ 7,56
+ 6,63
+ 5,76
+ 2,85
— 0,39
— 0,63
— 0.80
+ 0,26
+ 0,35
+ 0,31
+ 0,43
- 0,07
— 0,30'
+ 0,65
+ 0,72
+ 0,05
+ 1,14
+ 0,55
+ 0,03
+ 0,14
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
1
+
+
1
—
—
+
+
+
-4-
1
+
+
+
+ 1
г
48,6
67,3
72,5
70,3
60,8
56,4
48,9
52,8
56,1
48,3
41,1
20,0
2,8
4,5
5,8
2,0
2,5
2,2
2,7
0,4
1,9
4Д
4,4
0,3
6,8
3,3
0,2
0,9
адоло
4-я скважина
Влажность
почвы в %
26/Х I16/XII
12,97
7,89
7,10
7,36
7,68
7,92
8,31
8,39
8,72
8,53
,8,73
8,83
9,83
8,73
9Д1
9,04
10,19
9,42
9,20
9,58
10,10
10,64
11,26
10,84
11,08
11,55
11,29
11,45
20,84
19,52
18,06
16,05
15,24
15,17
14,37
14,30
13,34
11,40
9,28
8,84
• 9,12
9,45
9,47
9,66
9,77
10,03
10,22
9,90
10,26
10,60
10,79
11,28
10,42
12,10
11,97
11,53
К 16 декабря
воды прибыло -f-
убыло — в
%
+
+
+
+
+
+
+
+
+
4-
+
+
і
+
+
+
+
+
1
+
.
+
+
+
7,87
1,63
10,96
8,69
7,56
7,25
6,06
5,91
4,62
2,87
0,55
0,01
0,71
0,72
0,36
0,62
0,42
0,61
1,02
0,32
0,16
0,04
0,47
0,44
0,66
0,55
0,68
0,08
+ 53,1
+ 83,5
+ 81,2
+ 66,4
+ 54,0
+ 54,9
+ 42.1
+ 41,9
+ 34,3
+ 20,9
+ 3,9
+ од
~ 5,1
+ 5,1
+ 2,6
+ 4,7
— 3,0
+ 4,2
-Г 6,5
+ 2.0
+ 1,0
- 0,2
- 2,9
+ 2,8
- 4,0
+ 3,3
+ 4,3
+ 0,5
+ 663,9
S

Изменению влажности почвы и абсолютных запасов воды
с 10 декабря 1914 г. по 1 марта 1915 г. представлены в
следующих таблицах:
Наблюдение (опыт 52).
Глубина
в см
1-я скважина
Влажность
почвы в %
К 1 нарта
воды прибыло 4
убыло -- в
16/ХПі 1/Ш j °/0
2-я скважина
Влажность
почвы в %
16/ХП 1/Ш
К 1 марта
воды прибыло +
убыло — в
7о
0-
5-
10-
15-
20-
25-
30-
35-
40-
45-
50-
55-
(Ю-
65 -
70-
75-
80-
85-
90-
95-
100-
105-
110-
115-
120-
125-
130-
5
10
- 15
• 20
25
30
35
40
45
¦ 50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
105
110
115
120
125
130
135
23,77
37,74
18,32
19,44
20,25
20,60
21,19
21,96
21,01
22,58
21,86
20,97
18,38
17,43
17,49
17,40
16,03
16,45
16,62
16,49
16,56
15,98
15,47
14,55
12,50
10,62
10,81
41,41
48,42
24,41
24,13
23,24
27.84
24,12
21,93
23,45
22,80
21,81
23,50
23,32
23,90
23,00
19,84
17,96
17,14
16,99
18,26
18,67
21,65
16,53
18,21
18,56
19,12
19,43
+17,64
+ Ю,68
+ 6,09
+ 4,69
+ 2,99
+ 1,24
+ 2,93
— 0,03
+ 2,44
+ 0,22
— 0,05
+ 2,53
+ 4,94
+ 6,47
+ 5,51
+ 2,44
+ 1,93
+ 0,69
+ 0,37
+ 1,77
+ 2Д1
+ 5,67
+ 1,06
+ 3,66
+ 6,06
+ 8,50
+ 8,62
+ 114,2
+ 68,5
+ 35,6
+ 25,3
4- 15,9
+ М
+ 15,7
- 0,2
+ 11,8
+ 1,3
— 0,3
+ 16,5
+ 33,3
-К 46,5
+ 40,8
+ 18,6
+ 13,8
+ 5,2
+ 2,6
+ 12,6
4- 15,7
+ 41,3
4- 7,ff
+ 25,7
+ 43,7
+ 60,4
4- 62,5
31,46
27,85
25,94
19,04
20,72
21,11
21,17
21,05
20,68
20,87
20,83
20,73
19,71
17,05
16,33
16,12
15,06
15,22
15,05
14,44
13,84
10,96
9,77
9,31
9,60
10,23
10,12
46,47
49,57
26,09
23,59
23,77
23,77
24,02
23,47
22,36
23,80
23,66
23,10
22,57
21,62
22,15
19,45
18,71
17,24
18,45
18,57
18,95
19,70
19,55
18,59
18,97
21,24
19,43
4-15,01
+
4-
+
4-
+
+
4-
+
+
-h
+
4-
+
+
+
+
+
+
+
4-
+
+
4-
-h
+
+
21,72
0,15
4,55
3,05
2,66
2,85
2,42
1,68
2,93
2,83
2,37
2,86
4,57
5,82
3,33
3,65
2,02
3,40
4,13
5,11
8,74
9,78
9,28
9,37
1,01
9,31
4" 97,2
+139,2
+ 0,9
+ 24,5
4™ 16,2
+ 13,7
+ 15,3
4- 12,5
4" 8,2
4- 16,9
+ 18,1
4- 15<4
4- 19,3
4- 32,8
4- 43,1
4- 25,4
4- 26,1
4- 15,3
4- 23,6
4- 29,3
+ 37,9
+ 63,6
+ 69,S
4- 65,3
+ 67.6
4" ^8,2
+ 67,5
198

Глубина
в см
135 —140
140 —145
145 -150
150 —155
155 —160
160 —165
165 —170 '
170 -175
175 —180
180 -185
185 -190
190—196
195 — 200
Всего . .
1-
я скважина
Влажность
почвы в %
16/ХИ
11,51
12,00
16,52
12,53
12,85
13.08
12,30
12,87
13,49
12,96
12,98
12,97
212,9
К 1 марта
воды прибыло +
убыло — в
1/Ш 1 %
19,61
19,65
19,93
19,97
18,64
17,66
15,21
11.28
12,35
12,44
12,85
11.49
14,65
+ 8Д0
+ 7,65
+ 7,66
+ 7,44
+ 5,79
+ 4,58
+ 2.91
— 1.59
- 1Д4
— 0,52
— 0,13
— 1,48
+ U3
і
+ 60,9
+ 53,9
+ 53,2
+ 47,1
+ 36,4
+ 29,4
+ 18,1
- 9.7
- 7,3
- зд
— 0,8
— 9,5
+ И,2
+ 1020,8
2-я скважина
і
Влажность ;
почвы в %
К 1 нарта
воды прибыло +
убыло — в
16/ХИ J 1/Ш | %
11,01
11,24
11,21
11,79
11,97
12,49
12,43
12,00
12,19
13,53
13,64
13,48
13,62
19,54
21,65
22,01
19,93
17,*30
1Я.63
+ 8,35
+10,41
+ 10,80
+ 8,14
+ 5,33
+ 6,41
16,75 |+ 4,32
11,03 |— 0,97
11,11 - 1,08
11,39
11,41
11.45
310,7
!
— 2,14
— 2,23
— 2,03
+ 28,9
%
+ 62,7
+ 73,4
+ 75,0
+ 51,6
+ 33,5
+ 39,5
+ 26,9
— 5,9
— 6,9
— 12,8
— 13,5
— 13,0
+ 18,7
+1334,7
Наблюдение (опыт 52).
Глубина
в см
3-я скважина
Влажность
почвы в %
16/ХИ 1/Ш
К 1 марта
воды прибыло +
убыло — в
%
4-я скважина
Влажность
почвы в о/0
16/ХИ 1/Ш
К 1 марта
воды прибыло +
убыла — в
%
0-
5-
10 -
15-
20-
25
30-
35-
40-
5
10
15
20
25
80
35
40
45
48,59
21,87
24,73
19,88
20,80
20,55
20,79
20,52
20,43
33,60
27,83
18,50
20,75
21,71
21,69
22,46
22,29
20,49
—14,99
+ 5,96
— 6,23
+ 0,87
+ 0,93
+ 1Д4
+ 1,67
+ 1,77
+ 0,06
— 97,1
+ 38,2
— 36,4
+ 4,7
+ 4,9
+ 5,9
+ 9,0
+ 9,1
+ 0,3
20,66
22,44
20,00
18,26
19,28
20,83
20,73
19,37
20,39
34,20
26,01
25,22
24,97
23,85
23,74
24,26
24,66
24,32
+ 13,54 |
+
+
+
+
+
+
+
+
3,57 !
5,22
6,71
4,57
2,91
3,53
5,29
3,93
+ 87,7
+ 22,9
+ 30,5
+ 36,2
+ 24,2
+ 14,9
+ 18,9
+ 27,2
+ 19,1
199

Глубина
в см
45— 50
50— 55
55— 60
60— 65
65— 70
70— 75
75— 80
80— 85
85— 90
90 — ¦ 95
95 — 100
100 —105
,105 — 110
110 — 115
115 —120
120 — 125
125 — 130
130 —135
135 —140
140 —145
145 — 150
150 — 155
155 —160
160 —165
165 — 170
170—175
175 — 180
180 — 185
185 —190
190 —195
195 — 200
Всего . .
3-я скважина
Влажность
почвы в %
16/XIIJ 1/Ш
20,95
21,25
21,13
20,96
19,73
17,52
16,53
15,68
15,46
15,69
16,12
16,00
15,56
14,99
12,58
9,32
9,27
9,49
10,08
10,14
10,63
11,14
10,72
10,87
10,65
11,46
11,16
11,62
11,58
11,09
11,63
22,69
22,59
22,69
22,99
21,01
18,46
17,47
17,93
17,35
15,33
17,97
К 1 марта
воды прибыло +
убыло — в
%
г
+ 1,74 +10,1
+ 1,34
+ 1,56
+ 2,03
+ 1,28
-4- 0,94
+ 8,6
+ 10,1
+ 13,7
+ 9,2
.+ 7,0
+ 0,941 + 7,2
+ 2,25
+ 1,89
— 0,36
+ 1,85
18,70 + 2,70
18,85
17,65
19,24
18,65
19,01
19,19
19,13
18,89
19,14
17,47
18,25
16,05
14,73
12,82
12,31
13,36
12,87
13,17
12,50
+ 3,29
+ 2,09
+ 6,66
+ 9,33
+ 9,74
+ 9,70
+ 9,05
+ 8,75
+ 8,51
+ 6,33
+ 7,53
+ 5Д8
+ 4,08
+ 1>36
+ 1Д5
+ 1,74
+ 1,29
+ 2,08
4- 0,87
+ 16,1
+ 14,3
— 2,5
+ 13,1
+ 20,0
+ 23,9
+ 14,9
+ 46,8
+ 67,3
+ 69,2
+ 70,4
+ 68,0
+ 61,7
+ 59,1
+ 40Д
+ 47,3
+ 33,3
+ 25,4
+ 8,3
+ 7,3
+ 10,4
+ 7,8
+ 13,3
+ 5,6
+ 745,5
4-Я СКВ!
Влажность
почвы в %
16/ХИ
20,33
21,52
21,33
20,84
19,52
18,06
16,05
15,24
15,17
14,37
14,30
13,34
11,40
9,28
8,84
9,12
9,45
9,47
9,66
9,77
10,03
10,22
9,90
10,26
10,60
10,79
11,28
10,42
12,10
11,97
11,53
1/Ш
23,27
22,20
23,26
22;48
23,89
19,93
18,79
18,12
17,59
17,73
17,10
18,92
19,14
17,74
18,74
19,19
17,54
17,89
19,14
18,87
19,31
19,00
18,26
17,74
16,78
11,64
9,67
11,42
11,69
11,80
10,97
і ж и н а
К 1 марта
воды прибыло +
убыло — в
%
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
2,94
1,68
1,93
1,64
4,37
1,87
2,74
2,88
2,42
3,36
2,80
5,58
7,74
8,46
9,90
+10,07
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
—.
+
—
—
—
г
+ 17,0
+ 10,8
+ 12,5
+ ИД
+ 31,4
+ 13,9
+ 20,9
+ 20,6
+ 18,3
+ 23,4:
+ 19,9
+ 41,4
+ 56Д
+ 60,3
+ 69,6
+ 72,6
8,09 і + 57,5
8,42 | +61,1
9,48
.9,10
9,28
+ 71,2-
+ 64,1
+ 64,4
8,78 + 55,6
8,36 +52,5
7,48
6,18
0,85
+ 48,1
+ 38,5
+ 5,2
1,61 j — 10,3
1,00
0,41
0,17
0,56
+ 6,0
- 2,5
- 1Д
— 3,6
+1288,3
9
200

Взяв для каждого периода среднее увеличение запасов
воды в 2-м. слое и перечислив их па миллиметры, как это
'Принято при измерении осадков, мы найдем, что с 26 октября по-
16 декабря запас воды в нашем параллелепипеде увеличился
,на 708,7 г, что соответствует 70,87 мм, тогда как с 16 декабря;
по 1 марта это увеличение было равно 1097,3 г или 109,73 мм.
Осадки измерялись на Метеорологической обсерватории
. университета по 3 дождемерам, которые находились в 30 —
40 еаж. от места, где исследовалась влажность почвы.
Количество осадков видно из следующей таблицы.
\
Выпало осадков с
26 октября по 16
декабря в мм ....
По
дождемеру
с краном
48,9
По
дождемеру
с защитой
Нифера
51,9
По
дождемеру
ст. III
разряда
48,6
Среднее из
3
дождемеров
49,8
»
С 16 декабря по 1 марта осадков выпало до дождемеру
с защитой Нифера 119,7 мм.
Было бы неправильно сравнивать наблюдаемое в почве
увеличение влажности с количеством выпавших осадков, не
приняв во внимание испарение воды почвою, благодаря чему
запас воды в почве уменьшился. К сожалению до настоящего
времени еще не разработан метод для определения величины
испарения воды почвами. Однако в условиях наших
наблюдений мы имеем возможность, невидимому, с достаточной
точностью подойти к определению интересующей нас величины.
Мною было уже раньше показано1), что, если влажность почвы
больше максимальной ее гигроскопичности, то такая почва
испаряет (почти) столько же, сколько и свободная
поверхность воды.
Так как в период наших наблюдений почва имела
влажность значительно большую, чем ее максимальная
гигроскопичность, то об испарении воды почвою можно составить, по-
видимому, достаточно точное представление, по показаниям
эвапорометра.
Однако и здесь нам пришлось встретиться с некоторым
затруднением, заключавшимся в отсутствии эвапорометриче-
ских наблюдений на Метеорологической обсерватории универ-
д) «Роль парообразной воды». Труды по с.-х. метеорологии. Вып. XII..
Стр. 150—151.
20 L

оитета. В виду этого я воспользовался эв&порометричеокими
данными Одесского опытного поля, находящегося в 6—7
верстах от Метеорологической обсерватории. Такой прием я
считал тем более уместным, что сравнение эв&порометрических
данных за ноябрь месяц за 10 лет показало, что в среднем
энергия испарения на опытном поле и на Метеорологической
обсерватории была почти одинакова, как это видно из
следующей таблицы.
Испарение по эваягорометру за ноябрь на:
Годы
1897 . . .
1898 . . .
1899 . . .
1900 . . .
1901 . . .
1902 . .
1903 . . .
1904 . . .
1905 . . -
1906 . . .
Сред*
1UCT.
обе?рват. на
M.-Фонтане
34,5 мм
26,5 „
44,4 „
24,9 ,
36,6 .
28,8 „
45,3 .
31,3 .
29,5 „
26,2 ,
гее . 32,8 мм
Опытной
поле
26,6 мм
35,1 „
п
21,7 „
56,2 „
42,3 „
47,4 „
54,1 „
13,7 „
21,4 „
35,4 мм
испарение по эвапорометру Вильда на опытном поле было
равно 23,6 мм для первого периода наблюдений — с 26 октября
по М) декабря и 31,5 мм для второго периода — с 16 декабря
по 1 марта1).
Принимая во внимание эти поправки2), мы можем уже
сравнить количество осадков с увеличением запасов воды
в почве. Результаты такого сравнения видны из таблицы
на стр. 203.
Приведенные наблюдения, подтверждая теоретические
соображения об обогащении верхних слоев почвы на счет воды,
передвигающейся из более глубоких горизонтов, особенно
интересны в том отношении, что дают представление и об
интенсивности изучаемого нами процесса. Если принять
количество выпавших осадков за 100, тб увеличение запасов воды
в 2-метровом слое почвы в первый период наблюдений равно
190% и 139% за время с 16/ХП по 1/Ш.
1) Эти данные были любезно сообщены мне директором опытного поля
В. Г. Ротмистровым.
2) Следует отметить, что в действительности испарение почвы в наших
условиях должно было быть больше, чем испарение эвапорометра, так как
эвапорометр, находясь в будке, сравнительно защищен от ветра,
иссушающему действию которого подвергается почва.
202

к
Испарилось воды из почвы . . .
Общее увеличение запаса воды
Вода, передвинувшаяся из
глубоких горизонтов в форме
пара 1)
Время наблюдений:
с 26 октября
по 16 д?к.
с 16 декабря
по 1 марта
с 26 октября
по 1 марта
в миллиметрах:
70,9
23,6
04,5
49,8
44,7
109,7
31,5
141,2
119,7
21 5
180,6
55Д
235 7
169,5
fifi.2
За весь период нападения абсолютное увеличение
влажности в 2-метровом слое'почвы соответствует 66,2 мм осадков,
что 'составляет околю 16,5% годового количества осадков,
выпадающих в Одессе (около 400 мм).
Важность этого обстоятельства для почвоведения и агри-
культур-техники настолько велика, что мы позволяем себе
указать на настоятельную необходимость подробного1 изучения
рассматриваемого явления.
К сожалению, в 1915—1916 гг. нам не удалось
повторить вышеописанных наблюдении" 1914—1915 гг., так как
с осени почва промокла до глубины около 1,5 м и потому
можно было опасаться, что к. весне влажный слой опустиуся
глубже 2 м, а мы не раополагали достаточными средствами
для производства более глубоких бурений в достаточном
числе скважин (желательно закладывать одновременно более
4 скважин).
Однако, несмотря на всю неполноту наблюдений по
рассматриваемому вопросу, мы все же вполне уверенно полагаем,
что явление подмечено правильно и что дальнейшие
наблюдения могут1 (и должны) изменить наши представления лишь
об интенсивности данного процесса в зависимости главным
образом как от климатических и геолотических условий мест-
2) Сюда входит вода и иных категорий, как передвигающаяся снизу
:под влиянием молекулярных сил, так и конденсационные воды.
203

ностей, так и от физических свойств почв. Эта уверенность
основывается на трех обстоятельствах: 1) интересующий нас
процесс является безусловно обязательным следствием
изученного нами распределения унругосгей водяного пара в почвах
[в связи с их влажностью и температурой; 2) наше наблюдение
над влажностью почвы зимою 1914—1915 гг. было
осуществлено с достаточными предосторожностями и при
благоприятных условиях, как (небольшое выпадение осадков в виде
снега (56,5 мм), отсутствие сдувания снегц, зимою (снег малой
мощности ложился на незамерзшую землю) и отсутствие
снежного покрова в дни определений влажности почвы'1), и 3)
обогащение верхних горизонтов почвы водою в течение зимнего
периода наблюдали и другие авторы.
В виду особой важности последнего обстоятельства
рассмотрим подробнее известные нам случаи подобных
наблюдений.
В этом отношении особенно ценны работы Г. Н. Высоц-
рсого2). В многочисленных наблюдениях этого автора нередко
имеются указания на изменение запасов воды в почве в
течение зимнего периода, причем особенно важно то, что Г. И.
Высоцкий вычислял абсолютные запасы дводы, учитывая и
плотность почв3). •
Приведем некоторые случаи из наблюдений
Высоцкого,
1) Увеличение зал асов воды на целинной сенокосной
поляне :
г) С 26 октября по 16 декабря снежный покров совершенно
отсутствовал, а количество осадков в виде снега за этот период равно 0,4= мм.
С 16 декабря по 1 февраля снежный покров наблюдался 5 раз, охватывая
в сумме 21 дня; количество осадков, выпавших в виде снега за этот период,—
56,1 ,лм(, а число дней с измеримым количеством снежных осадков—15.
3) «Биологические, почвенные и фенологические наблюдения в Велико-
Анадолье». Труды опытн. леснич. 1901 г. Мариупольское лесничество.
3) К сожалению, этот единственно правильный прием не привился у
нас, и обычно в работах по изучению влажности почв довольствуются лишь
исследованием изменения % влажности почвы, совершенно не считаясь
с изменениями абсолютного веса различных почвенных горизонтов.
Впрочем с этой довольно грубой ошибкой приходится встречаться не только
в работах по изучению влажности почв, но и у почвоведов в их работах
по исследованию химического состава почв, когда на основании
аналитических данных, выраженных в °/0> делаются попытки определить
передвижение тех или иных элементов из одних горизонтов почвы в другие.
Независимо от только что указанных обстоятельств, исследование абсолютного
веса почв представляет несомненно крупный самодовлеющий интерес как
с точки зрения чистого почвоведения, так и агро-гидрологии. Послойное
изучение абсолютного веса почв при простоте методики даст в руки
почвоведов новый фактор, безусловно способствующий освещению известных
сторон почвообразования.
204

Период наблюдений
С октября по I период1) ....
I ¦ . П „
П „ Ш „
, октября „III „
До глубины:
Va метра
іу2 метра
Осадки за

соответствующий
период
в миллиметрах:
27
37
51
115
40
37
51
128
16.5
25,7
37.3
» 79.5
2) Увеличение запаса воды под 14-летним илвмово-ясе-
невым насаждением:
Период наблюдений
I . П „
II . III
Всего . , . .
До глубины:
7а м?тра
1 метра
Осадки
в миллиметрах.
25
23
46
94
25
23
46
104
16.5
25,7
37.3
79.5
3) На вспаханном стерневом поле прибыло воды до
глубины 1 м с сентября до половины декабря 168 мм, тогда как
ююадков за этот же срок выпало 115,5 мм.
4) На целине с сентября до половины декабря запас воды
увеличился в слое почвы глубиною в 1 м на 170 мм, тогда
как осадков выпало 116,7 мм.
«Сводя в одну общую таблицу выведенные в
предыдущих параграфах отношения прибыли влаги в почве к
прибыли средних сумм осадков, получим, говорит автор,
следующие сопоставления, где прибыль влаги в почве ставится
числителем дроби, а прибыль осадков — ее знаменателем»:
1) Ноябрь месяц разделен автором на 3 периода.
205

Название пунктов
Г л у 6
и н а:
1 м
1 м
1 ж
Период наблюдений:
PC
& Ed
*- П
м
О нн
о g
о
К
О
ВС
О
н
С2<
а>
t=J
*-ч
Я
о
я
»—ч
U
о
К
CU
<х>
а
w §
ее К
О «—I
о g
К
з:
©
а
о
w
о
о
а?
ф
&
О
о
КС
ЭЙ
о
к
о*
в
6-
аз
о
аз
га
Поле у станции № 6
Дорожка в 24 кв
Целина „ 24 „
Площадка кладбища
Лес в 22 кв
* п 26 „
Среднее соотношение
То же в виде десятичн. дроби .
7/9
14/17
27/17
-7/6
— 2/5
25/17
36/70
0,51
15/23
65/25
37/26
18/25
14/25
23/26
172/150
1,15
60/38
35/38
51/37
64/38
18/38
46/37
274/226
1.21
82/70
86/80
115/80
75/68
34/68
94/80
486/446
1,09
1Д7
1,08
1,44
1,10
0,50
ідт
Итак, казалось бы, что с -качественной стороны
наблюдения Высоцкого вполне положительно разрешают вопрос
0 передвижении воды в зимний период из более глубоких
горизонтов почвы и грунта в верхние горизонты почвы. Однако
Г. Н. Высоцкий не сделал подобного вывода из своих опытов.
на основании следующих соображений. Обсуждая свои данные,
автор говорит: «Все это наводит на мысль о возможности
образования внутри почвы росы и л и о п о-
г лощении водяных паров почвою из воздуха.
Однако к этим данным следует относиться осторожнее
л не делать пока столь поспешных выводов, хотя бы они н
гармонировали с лабораторными исследованиями. Дело в том,
что я не могу ручаться за полную точность вычислений
запасов влаги в почве, потому что данные по кажущемуся
уя&льному весу следует признать для этого не вполне
достаточными, тем более, что в некоторых частях большее или
меньшее количество идааниллярных промежутков должно
несколько понижать кажущийся удельный вес почвы, а вместе
1 с тем и величину запаса влаги в ней, вычисляемую по нашей
таблице. Кроме того, оказывается, что на поверхность
почвы выпадает осадков, вообще, несколько
больше, чем в дождемеры, даже защищенные
от ветров окружающим поляну древостоем».
206

При этом автор приводит примеры, что дождемеры дают
показания ниже истинного количества осадков яа 0,7 и 8,4%.
Рассмотрим только что изложенные соображения Г. И. Вы-
соцкого, пользуясь которыми автор свел результаты своих
интересных наблюдений к двум методологическим ошибкам —
к недостаточной точности определения кажущегося удельного
веса почвы и к неправильному показанию дождемерами
количества осадков.
Что касается значения правильного определения
кажущегося удельного веса почв при балансовом учете влаги
в почво-грунтах. то Высоцкий был нрав, указывая на важность
этого момента. В самом деле, достаточно при определении
данной величины сделать положительную ошибку, чтобы-при:
увеличивающейся в течение зимнего периода влажности
получить в почве избыток влаги по сравнению с количеством
выпавших осадков.
Допустим, что вес единицы объема почвы равен А и что
влажность ее в начале, зимы равна в %; в течение зимнего
периода осадков выпало столько, что единица объема почвы
'¦приобрела влажность равную (в +-с) %. Тогда количество
осадков, проникших в течение зимы в единицу объема почвы,
равно jj~ ¦
Допустим теперь, что при определении кажущегося
удельного веса почвы сделана ошибка и вес единицы объема почвы
найден равным А + X вместо А. Тогда при той же влажности
почвы мы найдем, что количество осадков, оросивших почву
в течение зимнего периода, будет равно-—щ^ » т.-е. больше
истинного количества на величину -W«-, зависящую от
величины ошибки в определении плотности почвы.
X ?
Эта величина^-и может дать повод к ложному
представлению о возможности обогащенияпочв водою^помимо осадков.
Однако нам кажется, что в наблюдениях Высоцкого не
было допущено таких промахов, чтобы отказать полученным
им данным в достоверности, как это делает сам автор.
Действительно, плотность почвы была определена автором в
различных горизонтах и определения были сделаны, во всяком случае,
в таком количестве, что исключалась возможность, грубой
ошибки, так как. при 9 определениях в 2-метровом 'разрезе
ошибки могли уже и взаимно компенсироваться 1).
г) Определения кажущегося удельного веса были произведены на
глубинах: 0,0—0,1 — 0,25 — 0,50—0,75 — 1,00—1,25—1,75—2,00 Мі причем на
каждой глубине в среднем было сделано 2 определения я расчет
производился по средним данным. «Труды оп. лесн.», 1901 г., стр. 4.
207

Что касается особого соображения Высоцкого, что «в
некоторых частях (почвы) большее или меньшее количество
некалил лярных промежутков должно несколько понижать вес-
почвы, а вместе с тем и величину запаса влаги в ней», то, как
легко видеть из вышеизложенного рассуждения о влиянии
ошибки в определении плотности почвы на величину прибыли
почвенной влаги, уменьшение кажущегося удельного веса
почвы должно было бы уменьшить прибыль влаги в почве
Э течение зимнего периода. И если, несмотря на возможность
такого уменьшения, прибыль влаги в почве оказалась все же
больше количества осадков, то тем более должен быть признан
процесс обогащения почв водою помимо осадков.
Не представляется нам убедительным и второй аргумент
Высоцкого, согласно которому избыток воды в почве может
быть объяснен неполным учетом осадков. Известно, что
дождемеры не улавливают всего количества осадков и что часть
осадков, попавших в дождемер, не учитывается при измерении,
испаряясь обратно в воздух и прилипая к стенкам дождемера.
Однако эти ошибки, повидимому, далеко не достигают
тех величин, которые наблюдал Высоцкий, получая избыток
влаги в почве, равный, например, на стерне 52,5 мм или на
целине 53,3 мм, причем такой избыток относился только
к 1-метровому слою лочвы и к периоду о сентября до
половины декабря,
В самом деле, дождемеры улавливают тем меньше дождя,
чем они выше находятся над поверхностью земли; но при
незначительной высоте нормальных дождемеров эта ошибка
за указанный период наблюдений Высоцкого не могла быть
особенно значительной, 'как это видно, например, из данных,
полученных на Метеорологической Обсерватории б.
Новороссийского университета, где наблюдения производились над
дождемерами, расположенными на высоте 2 и 14 м от
поверхности земли:
с
•
Дождемер на высоте 14 * ... .
^Разница в °/0% ..."
1895 г.
1896 г.
1897 г.
1900 г.
в миллиметрах:
209,4
302,1
30,6
186,6
246,0
24,1
335,3
406,6
17,5
324,1
407,1
23,0
208

.- Более подробные наблюдения но интересующему нас во,
шрос-у мы находим у Вильда1). Так- по наблюдениям в Англии
<Са1ііе) в среднем за период 1863—1867 гг. величина осенних.
осадков в зависимости от высоты дождемера изменялась сле-
іующим образом:
S ы с о"т а в л
¦¦
0,0
1,0001)
1,000
1,000
1,000
1,000
0,05
0,30
0,990 ( 0,977
0,995 J 0,970
0,993 0,983
0,980
9,020
0,960
0,943
0,91
0,970
0,970
0,973
0,933
0,907
1,52
0,967
0,960
0,963
0,910
0,890
¦3,05 | 6,10
0,957
0,950
0,957
0,957
0,945
0,953
0,883 і 0,873
0,870
0,867
По данным Вильда 2) для Ленинграда зависимость
величины осенних осадков от высоты дождемера видна
из следующих средних данных (по наблюдениям за десять
.-•ет с 1373—1882 г.):
Высота в м
ь
Декабрь
0
1,000
1,000
1,000
1,000
1,000
1
0,963
0,948
0,872
0,727
0,617
2
0,950
0,937
0,852
0,702
0,575
3
0,941
0,925
0,838
0,664
0,528
4
0,937
0,913
0,820
0,644
0,495
5
0,928
25
0,842
0,906 | 0,790
0,813
0,627
0,466
0,610
0,346
, 0,202
і
Приведенные данные показывают, что наиболее сильное
уменьшение осадков в зависимости от высоты дождемера
наблюдается зимою при выпадении осадков в виде снега.
В связи с только что указанным обстоятельством следует
-иметь в виду, что наблюдения Высоцкого относятся
преимущественно к осеннему периоду, в наших же наблюдениях.
-охватывающих и зимний период, количество снежных
осадков было не велико, достигая за 2-й период наблюдений 56,5 мм
1) Метеорологический сборник. Т. IX. 1885 г.
2) Количество осадков на высоте 0,0 .к принято за 1,0.
Почв, и грунтовые воды 14
209

(в 1-м периоде снежных осадков не было совершешго). _Прк-
ннмая во внимание, что обычно измерение осадков
производится на высоте 2 м, мы на основании вышеизложенных
наблюдений можем с полной уверенностью полагать, что ошибка,
обусловливаемая -измерением: осадков, значительно меньше,
чем та прибыль влаги в почве, которую наблюдал Высоцкий и я.
Что касается потери осадков, вызываемой смачиванием
стенок дождемера, то и эта величина не могла оказать
заметного влияния на результат наблюдений Высоцкого, та^к как
nb данным Fr. Beyerleiria1) такая потеря равна 0,15—0,20 мм-
цри каждом смачивании дождемера.
Потеря осадков благодаря испарению их из дождемера,
ловщимому, совершенно ничтожна, так как для дождемера
Гельмана по опытам того же ВеуетЫгіа она за год
равнялась 4—5 ММ.
Таким образом нам кажется, что Высоцкий слишком
переоценил значение ошибки в своих .наблюдениях, что и привело-
его к неправильному толкованию полученных ям данных, тем
более, что при расчетах и соображениях Высоцким не были
приняты во внимание сток и испарение воды почвою, которое
достигает, как было показано выше, значительной величины
даже осенью и зимою.
В виду -изложенных соображений мы полагаем, что
наблюдения Высоцкого представляют весьма ценную
иллюстрацию к развитому нами положению, что в зимний период
почва обогащается водою на счет воды верхних горизонтов,
грунта.
Значительно ранее Высоцкого (в 1890 г.) была
опубликована работа Г. Я. Близнина2), в которой этот исследователь
на основании .наблюдений над изменением влажности почвь;г
в течение осенне-зимнего периода пришел к заключению, что
верхние слои почвы обогащаются водой на счет более глубоких
слоев, причем эта вода передвигается в виде пара.
Однако это положение Близнина нельзя было считать
доказанным3).
Зимою 1922—1923 гг. в Ростове на Дону мною были
произведены наблюдения над накоплением воды в 125-см. слое
почвы. Эта работа была выполнена на Ростово-Нахичеванской
Ч Meteorologische Zeitsehrift, 1889, S. 218.
2) Влажность почвы по наблюдениям ?. Елисаветградской
метеорологической станции 1887—89 гг. Отчет и труды Одесского Отдела Р. Общ.
Садовод ствя за 1890 г.
іуч. Близ нин. «Влажность почвы по наблюдениям б. Елисаветградской
земской метеорологической станции с 1889 по 1893 г.». Одесса, 1896.
3) Подробно об этом см. в работе автора «Передвижение воды в почвах:
и грунтах». Известия Донск. с.-х. института, т. 3, стр. 158—161.
210

сельскохозяйственной опытной станции. Организация
наблюдений такая же, как и в Одессе. Результаты представлены
в следующей табличке*):
*
\
Увеличение запаса воды в почве .
Испарилось воды из почвы . , .
Общее увеличение запаса воды
Выпало осадков
Вода, передвинувшаяся из
глубоких горизонтов в форме пара .
С 7 октября 1922 г. по 6 марта 1923 г.
Яровая
пшеница
Апрельский
пар
Кукуруза
в миллиметрах:
112,4
95,6
208,0
129,8
78/2
93,2
95,6
188,8
129,8
59,0
95,0
95,6
190,6
129,8
60,8
Среднее увеличение влажности в 125-см. слое против
выпавших осадков по 3 полям равно 66 мм.
Образование влажного' слоя в зимнем сезоне в песчаных
барханах Каракумской пустыни наблюдал: на Репетской
песчаной станции Б. П. Орлов2).
Наличность процесса обогащения коряеобитаемого слоя
почвы в течение -зимы за счет воды глубже лежащих
горизонтов, передвигающейся .в форме пара, подтверждает и С. И.
Тюремное. Его наблюдения относятся к 1922—1923 гг.,
производились они на Кубанском (западно-предкавказском)
выщелоченном черноземе. Рассматривая запасы воды к началу
вегетационного периода, С. И. Тюремное замечает:
«Увеличение содержания воды в течение зимнего периода вне
зависимости от осадков определенно, замечается в наших данных.
Это увеличение не связано непосредственно с выпадением
осадков; приток влаги как будто направлялся снизу,
отозвавшись больше на влажности глубоких горизонтов. Здесь мы
.hp-
г) Подробно см. А. Ф. Л е б ? д е в. «Наблюдения над расходом воды почвою
под апрельским паром, яровой пшеницей и кукурузой в Донской области».
Известия по опытному деду Дона и Северного Кавказа № 4, 1924 г.
^ Краткий реферат доклада Б. П. Орлова «Овлажности и температуре
почвы по наблюдениям Репетской песчаной станции Русского Географического
Общества» в Метеорологическом Вестнике Русск. Геогр. О-ва, т. XXXII,
1922 г., № 1—4, стр. 150—153.
U*
211

видим подтверждение по наблюдениям в природе взгляда
профессора А. Ф. Лебедева, согласно которому в холодные периоды
возможно передвижение воды из нижних горизонтов грунта
в форме пара с последующей конденсацией его я обогащением
водой верхних горизонтов. Отметим, что и за период 20/XI—
20/ХП —1922 г. можно констатировать то же явление, только
в менее мощном слое 180—200 см. Расчет показывает, что
количество воды, поступившей снизу, с 5/XI по 3/ХП—1923 г.
достигает 45 мм, т.-е, больше, чем выпавшие за то же время
осадки2).
Таким образом, установленный нами еще в 1913 г.2)
процесс передвижения парообразной воды из более глубоких
слоев почвы и грунта в корнеобитаемый слой почвы
подтверждается как нашими личными наблюдениями в Одессе и
Ростове на Дону, так давнишними .наблюдениями Г. Н.
Высоцкого (б. Екатершюславская губ.) и позднейшими .работами
В. П. Орлова (Туркестан, Каракумская песчаная пустыня),
М. М. Самбжит (Полтава), С. И. Тюремпова (Кубанская
область), Ф. В. Чирикова, Л. Малюгина3) (Казань) и Н. А. Ка-
чипского*) (Москва). Из двух последних работ можно видеть,
что в подзолистой зоне благодаря зимней перегонке воды
влажность почвы увеличивается особенно заметно в
поверхностном горизонте (до 30 см глубиною). Было уже сказано
выше, что интенсивность данного процесса должна изменяться
в зависимости «как от климатических и геологических условий
местностей, так и от физическх свойств почв». С этой точки
зрения наблюдения названных выше авторов представляют
интересную иллюстрацию зональных особенностей
рассмотренного нами процесса, и дальнейшее развитие подобного рода
наблюдений в других районах было бы весьма желательно.
В течение 1927/28 г. мною совместно с Я. А. Лебедевым
были произведены опыты, иллюстрирующие в очень наглядной
и простой форме передвижение воды в почве в форме пара.
^Выкапывалась яма и в вертикальной стенке ее вырезались
ниши. В эти ниши ставились взвешенные чашечки Петри
х) С. И. Тюрем но в. «Годовой ход влажности и влияющие на него
условия в Затхідно-Прэдкавказском выщелоченном черноземе». Труды
Кубанского сел.-хоз. института, т. I, вып. П, отд. оттиск, стр. 27—28.
2) А. Ф. Лебедев. «Роль парообразной воды в режиме почвенных й
грунтовых вод». Труды по с.-х. метеорологии. Вып. XII.
3) Чириков и М. Малюгин. «Ход влажности в пэдзолистой почве
при замерзании и оттаивании», Н. А. Ж. 1926.
4) Н. А. Качин с кий. «Замерзание, разм?рзание и влажность почзы
в зимний сезон в лесу и на полевых участках». В этой работе Н. А. Ка-
чннекий указывает на методологические ошибки, допущенные мною при
определении запасов воды в почве. Я не считаю его замечания
правильными и они будут разобраны мною в отдельной статье.
212

с водой. Ниши прикрывались жестяными заслоночками, и
яма засыпалась землей. Через известный срок яма
вскрывалась, и чашечки взвешивались вновь. Оказалось, что в зимнем
сезоне чашечки теряют воду, летом же количество воды в них
увеличивается. Это легко понять, если иметь в виду, что зимой
водяной пар движется в почве снизу вверх, а летом сверху
вниз. Зимой чашечка Петри является внутрщіочвеяньш
эвапорометром, а летом — внутрипочвепным конденсатором.
Результаты следующих двух опытов иллюстрируют сказанное.
Наблюдения производились на Северо-Кавказской Краевой
с.-х. опытной станции в Ростове н/Дону.
Опыт 1 в зимнем сезоне продолжался с 12 декабря 1928
по .2 января 1929 г.
Глубина 15—1Ю см. Вес чашечки с водой 12/ХН . . 46,71 г
15-20 „ „ „ „ 2/1 . . . 42,86 „
Испарилось 3,85 і *
Глубина 35—40 см. Вес чашечки с водой 12/ХП . . . 40,29 г
,- 35-40 „ „ „ „ 2/1 ... 37,21 „
Испарилось 3,08 ь
Глубина 85—90 см. Вес чашечки с водой 12/ХН . . . 40,45 t
85-90 „ „ ¦ . 2/1 . . .37,35 м
Испарилось 3,10 г
Опыт 2 в летнем сезоне продолжался с 23 июля по 4
августа 1928 г.
Глубина 10—15 см. Вес чашечки с водой 23/VII . . . 36,11 г
10-15 „ . „ „ 4/ПИ . . . 48,29 „
Увеличилось воды на 12,18 г
Глубина 35—40 см. Вес чашечки с водой 23/VII . . . 34,44 ?
35-40 „ „ „ „ 4/-V1II ^ . . 40,67 „
Увеличилось воды на 6,23 t
Глубина 55—60" см. Вес чашечки с водой 23/VII . . . 35,27 >¦
55-60 „ , „ „ 4/VIII . . . 40,31 „
Увеличилось воды на 5,04 ?
В другой серии опытов в ниши помещались не чашечки
Петри, а кусочки земли, защищенные от увлажнения их
жидкой водой тремя парафинированными сетками. Кусочек земли
помещался в сетчатую коробку, шробочка ставилась в другую
такую же сетчатую коробочку, а эта [последняя в третью.
213

Привожу один из опытов, иллюстрирующих внутрипочвеяное
испарение изолированного кусочка земли:
Глубина ниши в см
Вес кусочка земли 4/VIII .
„ 22/VIII .
Кусочек потерял воды . .
Влажность земли до опыта
Сухой вес кусочка земли .
Кусочек испарил воды в
к своему сухому весу . .
10-15 см
. . . 20,24
. . . 19,41
. . . 0,83 г
. - • 21,2%
. . . 16,60
0/ 0/
/и /о
... 5,0
35—40 см
22,35
21,69
0,66 г
19Д%
18,61
3,5
55—60 см
20,20
19,80
0,46 г
1С,3%
17 ДО
о 7
Нельзя не отметить весьма значительную интенсивность
внутрипочвенного испарения, достигающего за 18 дней на
глубине 10—60 см 5.0—2,7% от веса сухой почвы. Подробнее
результаты этой работы печатаются в Бюллетене Почвоведа
и в журнале «Почвоведение».
Не столь обычно, но все же весьма часто (особенно летом)
вода передвигается в верхних слоях почвы и под влиянием
молекулярных сил. Условия, при которых возможно это
движение, выяснены экспериментально в главе IV. Здесь
приходится прежде всего считаться с влажностью почвы, так как и
возможность этого движения -и направление его определяются
этим моментом. Как, уже было выяснено выше, движение воды
в почве под влиянием молекулярных сил возможно в
сравнительно узких-пределах влажности, а именно — между
влажностью, соответствующей максимальной гигроскопичности,
с одной стороны, я максимальной молекулярной влаго-
емкостью — с другой. Что касается направления движения,
то здесь оно происходит от более влажного слоя <к слою с
меньшей влажностью, причем температура может оказывать
влияние лишь на детали явления. Передвижение воды в почве
под влиянием молекулярных сил происходит вообще медленно.
Некоторое представление об этом можно получить из двух
нижеследующих опытов.
Взяты две трубки длиною 65 см и диаметром 4 см и
наполнены землею (одесский чернозем, горизонт А) таким
образом: снизу 20 см сухой земли, затем 20 см влажной и сверху
опять 20 см сухой. От испарения трубки''защищались как
в опыте 3.
Трубки находились в термостате при 12,5°х).
Опщгы продолжались по 109 дней. „
Результаты опытов приведены в двух следующих
таблицах:
г) Термостатом служила 74,5-метровая штольня, находящаяся на глубине
около 36,2—38,3 м от поверхности земли и имеющая постоянную
температуру.

Опыт 53.
Высота
в см
58,5—59,5
56,5—5~,5
54,5—55,5
52,5—53,5
50,5—51.5
48,5—49,5
46,5—47,5
44,5—45,5
42,5-43,5
40,5—41,5
38,5—39,5
36,5—37,5
34,5 35,5
32,5-33,5
30,5—31,5
28.Й—29,5
26,5-27,5
24,5—25,5
22,5-23,5
20.5—21,5
18,5—19,5
16,5—17,5
14,5—15,5
12,5—13,5
10,5—11,5
8,5— 9,5
6,5- 7,5
4,5— 5,5
2,5 -3,5
0,5- 1,5
Влажность почвы
в процентах:
До
о п fa т а
1 10,18
} 10,18
.
10,73
11,04
24,62
23,41
23,37
23,33
24,00
23,88
23,76
24,54
J 11,44
11,80
! 11,07
10,53
После
опыта
11,69
12,15
12,15
12,39
11,62
12,93
12,91
13,56
14,78
16,02
23,48
23,49
23,16
23,22
23,05
23,00
23,28
23,19
23,55
23,09
16,57
14,80
13,95
13,32
12,88
12,77
12,51
12,50
12,25
. 12,40

ОПЫТ 54.
Высота
ъ ел '
58,5—59,5
56,5—57,5
54,5—55,5
52,5-53,5
50,5-51,5
48,5—49,5
46,5—47,5
44,5—45,5
42,5—43,5
«&?-\\,v>
38,5—39,5
36,5-37,5
34,5—35,5
32,5-33,5
30,5—31,5
28,5—29,5
26,5—27,5
24,5—25,5
22,5—23,5
20,5—21,5
18,5—10,5
16,5— 7,5
14,5—15,5
12,5—13.5
10,5-11,5
8/)- 9,5
6,5— 7,5
4,5— 5,5
2,5- 3,5
0,5- 1,5
}
}
1
і
I
¦
•
-
1
)
}
і
Влажность почвы
в о
і
До
опыта
¦ ¦
14,54
15,25
14,60
14,43
і
23,87
24,52
24,88
24,21
24,32
24,96
23,83
24,12
14,53
14,60
14,76
14,62
/о:
После
о и ы т а
15,97
16,28
16,39-
16,60
16,63
16,72
16,92
17,51
\ъцъ-
23,22
24,27
24,08
23,76
23,88
ш 23,8ft-
23,87
23,7»
23,70-
23,91
18,65
17,56
! . 17,16
J 16,77
16,72
16,69
; 16,75
| 16,76:
16,37
16,43;:

Итак, опыты 53 и 54 показывают, что действительно*
б однородной почве .движение воды под влиянием
молекулярных сил происходит очень медленно. В самом деле, в опыте
Ъ'З влажность 5-см. слоев, прилегающих сверху и снизу к сырой
зоне, изменилась о 10,87% на 16,57—13,56%, а в опыте 54
с 14,67% па 18,65—16,92%, причем необходимо иметь в виду,
что здесь не было исключено передвижение воды в
парообразной форме и что таяшм образом полученные данные
следовало бы еще уменьшить на значительную величину (см.
опыты 10,Л1, 12)х).
Заметим, что подобного рода опыты не могут дать точного.
представления об интенсивности изучаемого нами процесса
в природе, но они всо же дают некоторое понятие о порядке
тех величин, с которыми в этих случаях следует считаться.
Несомненно, что плотность почвы должна являться одним на
факторов, резко изменяющих интенсивность передвижения
.воды под влиянием молекулярных сил, и подробное изучение
этого явления могло бы представить значительный интерес для
агрикультур- техники.
Если соприкасающиеся слои почвы более или менее
значительно различаются по составу своих механических
элементов, то передвижение воды из одних слоев в другие
определяется преимущественно величиной поверхности почвенных
частиц. В этих случаях вода передвигается из слоя с
относительно меньшей поверхностью почвенных частиц. Указанное-
направление движения не изменяется даже и в том, случае,
если более мелкоземистый слой имеет большую влажность,
чем другой более крупнозернистый слой. Так, например, когда
наш крупнозернистый песок (А), имевший среднюю
влажность 9,41%. был приведен в соприкосновение с одесским
черноземом (горизонт А), средняя влажность которого была
равна 22,37%, то песок потерял 5,58% влаги, а влажность
чернозема увеличилась на 6,37%, как это видно из следующих
данных:'
Опыт 55.
Слой песка помещался над черноземом.
Продолжительность опыта 27,5 часов. Температура 26,5%. Постановка
опыта, как в опыт;е № 6.
*) Необходимо иметь в виду, что 96ыты 53 и 54 указывают на очень
медленное движение н? только пленочных вод, но также и вод
гравитационных, когда последние переходят в пленочные воды, так как влажность
среднего слоя в этих опытах была несомненно выше максимальной
молекулярной влагоемкооти исследуемой почвы. Последнее обстоятельство не
уменьшает значения рассматриваемых опытов, как иллюстрирующих
медленное движение пленочных вод, так как гравитационная вода среднего
елоя, передвигаясь в сторону сухих слоев, переходит предварительно в
пленочное состояние.
217

Влажность чернозема и песка в %.
Л? пробирок
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
J0
Среднее . .
До опыта:
Чернозем
22,15
23,35
22,35
22,67
23,32
21,58
22,34
22,22
21,84
21,84
22,37
Песок
9,76
9,64
9,57
9,(П
9,31
9,58
9,53
9,00
8,89
9Д8
•»,«
После опыта:
Чернозем
2В/77
28,91
29,11
29,66
29,10
28,70
26,96
29,00
28,61
30,62
1 28,74
Песок
5,68
%43
3,40
3,40
3,43
3,43
5,72
3,64
3,10
3,11
3,83
Опыт 56.
Слой чернозема помещался над песком.
Продолжительность опыта 27 часов. Температура 26,5%.
влажность чернозема и песка в %:
№ пробирок
1
1
»>
•_/
3
4
5
6
7
8
9
10
Среднее . .
До опыта:
Чернозем
10,96
11,05
11,14
11,12
11,11
11,30
11,41
11,44
11,48
11,25
11,23
Песок
'20,16
20,70
21,27
20,81
20,73
20,62
21,33
20,61
20.32
20,25
20,68
После опыта:
Чернозем Песок
і
30,99
31,99
30,72
30,37
31,39
32,45
31,25
31,35
31,18,
31,69
31,34
3,89
4,5S
3,82
2,88
3,52
¦ 4,27
3,99
4,07
4,67
4,43
4,01
218

Как видно т приведенных данных, независимо ох
положения песчаного слоя и его влажности, вода передвигалась
в сторону более мелкозешгстого черноземного слоя, причем
особенно интересно отметить весьма быстрое движение воды
из песчаного слоя, так. что, например, в опыте 55 в течение
1 часа вода передвинулась на 21—23 мм, что легко
наблюдалось по потемнению чернозема.
Опыты 55 и 56 приведены нами только как яркий пример,
иллюстрирующий передвижение воды в почве под влиянием
доверхностных сил вообще. Однако они не представляют
иллюстрации какого-либо определенного явления в чистом
виде, таік как здесь мы несомненно встречаемся с суммарным
эффектом различных процессов, как, например, передвижение
воды 1) благодаря силам сцепления между частицами почвы
и воды и 2) под влиянием разностей поверхностного давления
в пленках воды песчаного и черноземного слоя и т. п.
Детальное изучение этих явлений даст весьма интересные
результаты.
Рассмотрим теперь несколько подробнее влияние
температуры почвы на передвижение воды. Как уже было
упомянуто выше, направление и энергия движения воды под
влиянием молекулярных сил определяются влажностью почвы,
температура же может оказывать влияние лишь на детали
интересующего нас явления. Конечно, в тех случаях, когда
слои не сильно отличаются по влажности друг от друга,
температура может оказаться решающим фактором и изменить на-.
правление движения. Влияние температуры на
рассматриваемый способ движения воды в почве обусловливается двумя
моментами: 1) с изменением температуры'изменяется трение,
а, следовательно, и сопротивление движению .и 2) с
изменением температуры должны изменяться и силд молекулярного
сцепления, следствием чего может быть передвижение воды
в слоях с установившимся молекулярным равновесием, причем
должно наблюдаться движение от слоя с более высокой
температурой к слою с температурой более'Низкой.
Так как трение с увеличением температуры уменьшается.
то следует ожидать, что при прочих равных услшиях
передвижение воды под влиянием молекулярных сил должно
происходить интенсивнее при более высокой температуре.
Это соображение подтверждает и опыт.
Опыт 57.
Опыт организован так же, как и опыты.22 и 23.
Передвижение воды изучалось в одесском черноземе в горизонте А.
Влажный слой до опыта имел среднюю влажность 19,41%
(среднее из 20 определений), влажность же сухих слоев была
219

\
равна-11,29% (среднее из 40 определений). Максимальная
молекулярная влагоемкоеть почвы больше 16%, максимальная
гі?грос>количность 5,62%.
Когда пробирки были заряжены, то четные номера их
были помещены.в термостат с температурой 12,5°, а нечетные
в термостат с температурой, равной 30,2°.
Опыт продолжался 28 дней.
Влажность почвы в % в конце опыта представлена в
следующей таблице:
'
3?№ пробирок
¦ 1 И 2
3 „ 4
5 п 6
7,8
9 ., 10
11 п 12
13 . 14
15 „ 16
17 . 18
19 „ 20
Среднее . . .
(1
t—3
Верхняя
зона
13,42
13,60
13,90
13,66
13,51
13,41
13,27
13,15
13,58
13,45
13,50
уіи«
0,2е
Нижняя
зона
13,65
13,91
14,20
14,40
14,19
14,09
13,95
13,82
14,25
14,09
14,06
ЗОН]
t—1
Верхняя
зона
13,20
13,23
12,92
13,25
13,30
13,18
12,81
12,39
13,НЗ
13,17
13,08
J II »gg—F
2,5°
Нижняя
зона
13,73
13,50
13,59
13,56
14,05
13,65
13,84
13,44
13,42
13,53
13,63
і ¦ іі-
Влажная зона:
t—12,5е
17,32
17,00
іа,оі
17,45
17,88
17,60
17,54
17/28
17,31
17,15
17,45
t—30,2е
( 19,02
j 18,94
; 18,35
} 18,41
; 18,53
і 18,2в
! 17,28
17,43
і 18,09
17,53
- 18,18
Средняя влажность по определениям верхних и нижних
сухих зон при t — 30,2° равна. 13,78%s а при t—12,5° равна
13,36%. Таким образом энергия движения воды при 1*2,5° была
меньше на 0,42%, чем при 30,2°. Принимая во внимание, что
при температуре 12,5° в среднем передвинулось из влажной
зоны в сухие — 2,07 %. мы находим, что энергия передвижения-
воды при температуре 30,2° больше, чем при 12,5° на 20,4%
(если 2,07% приравнять 100).
Определение влажности в верхней части сырой зоны также
указывает, что передвижение воды под влиянием
молекулярных сил при более высокой температуре происходит энергичнее,
чем при температурах более низких: при 30,2° влажность
220

сырой зоны после ¦передвижения из нее воды в сухую зону
была меньше в среднем на 0.73%, чем влажность такой же
зоны при температуре 12,5°.
Только что рассмотренное явление имеет серьезное
значение для агрикультур-техники: уменьшая температуру почвы
я понижая таким образом энергию передвижения воды из
нижних горизонтов почвы в верхние, где происходит
наиболее сильное испарение, мы тем самым можем сберечь
почвенную воду, 0 другой стороны увеличение температуры
поверхностного слоя почвы может, повидимому, содействовать
уменьшению притока воды из более глубоких горизонтов, если
температура последних остается неизменной или возрастает
в меньшей степени, чем температура поверхностного слоя. Как
уже было указано выше, возможность такого явления
обусловливается уменьшением сил молекулярного сцепления вообще
и поверхностного натяжения в частности. Иллюстрацией
к только что сказанному может служить следующий опыт.
Опыт 58.
Возьмем тонкостенную стеклянную капиллярную трубку
А (рис. 20). Капля воды в горизонтально положенной трубке
образует мениски а и Ь.
После некоторого пере- А
движения, обусловливав- <и q\ (Ь (б,
мого незначительными \ J J V V
расширениями и суже- **
ниями капилляра, она Ряс. 20.
придет в равновесие и
займет положение ^аЬ. Если теперь нагреть трубку у
мениска а, поднеся^ к этому месту тлеющую спичку или
нагретую проволоку, и тем уменьшить поверхностное
натяжение этого мениска, то мы заметим, что вся колонна воды
станет быстро перемещаться в направлении от а к Ь до тех
пор, пока не наступит новое равновесие, причем вода
займет положение а1—Ъ]я При охлаждении капилляра вода
вновь передвинется в положение а—Ь (при абсолютно
равномерном капилляре этого не должно случиться).
G аналогичными условиями мы встречаемся и в верхних
слоях почвы, и поэтому весьма возможно, что почва обладает •
механизмом, в известной мере саморегулирующим энергию
испарения: с одной стороны, увеличение температуры почвы
содействует увеличению упругости водяных паров и энергии
передвижения воды под влиянием молекулярных сил, а с
другой-—то же увеличение температуры поверхностного
слоя должно, повидимому, вызывать передвижение воды вниз,,
уменьшая тем самым энергию испарения.
221

А
W
К
Подробное изучение передвижения воды в почве под
влиянием молекулярных сил в условиях аналогичных тем, какие
встречаются в природе, должно представлять значительный
интерес, особенно в южных районах СССР, в ею полупустынях
и пустынях. Дело в том, что изучение влажности почвы
в этих районах началось значительно позже, чем в северных
широтах, и потому совершенно естественно, что сюда, на юг,
были перенесены многие представления,.
2 не отвечавшие местным условиям. В этом
отношении заслуживает особого внимания
вопрос о капиллярном передвижении воды
в почве. В настоящее время можно вполно
определенно утверждать, что на юге, где
обычно грунтовые воды лежат глубоко и
где между почвенными и грунтовыми
водами наблюдается более или ' менее сухая
прослойка (мертвый горизонт Высоцкого). —
капиллярное передвижение воды в почве
должно отсутствовать. В самом деле, здесь
почвенные воды как бы висят,
удерживаемые в верхних слоях почвы силами
сцепления и поверхностного натяжения
водяных пленок, другими словами, со-
^^ej здаются условия, аналогичные
распределению воды в вертикально стоящем
капилляре (рис. 21—А).
Рис. 21. Допустим, что мы имеем правильный
капилляр, стенки которого смачиваются
водою. Капля воды, введенная в такой капилляр, опустится
до нижнего его конца, где и остановится, причем здесь
образуется один из менисков, указанных на рис. 17.
Рассмотрим условия равновесия еоды в этом случае 1).
Оно возможно при следующих условиях:
-, если нижний м?шюк Ъг имеет
\0у
А.,
к
•2а
1) К -^ + Р1==К
2а
вогнутую форму. При увеличении высоты колонки воды будет
увеличиваться и Рх и нижний мениск примет в конце концов,
горизонтальное положение Ь2: а равновесие будет определяться
Од
следующим условием: 2) К— ~ +Р2 = К.
При дальнейшем увеличении высоты водяной колонки
в капилляре условия равновесия будут определяться
уравнением: 3) К — ;^ + Рз = К + |г, причем нижний мениск
примет уже выпуклую форму Ь3.
*) Хвольсон. Курс физики,. 1914, т. I, стр..484.
222

' При этом К обозначает нормальное поверхностное
давление горизонтальной поверхности воды, а — поверхностное
натяжение воды, Оі, а2 и а3 — верхние мениски в 1, 2 и 3
случаях; R — радиус кривизны верхнего мениска аі9 о2 и а3;
Ri — радиус кривизны нижнего мениска bls R3 — радиус
кривизны нижнего миниска Ь3, причем R> Rr, Pls Р2 и Р3 —
гидростатическое давление воды в капилляре на мениски
Ь1Э Ъ2 и Ь3, причем P3j> Р2 > Ра.
Рассматривая эти условия равновесия от третьего к
первому, мы должны придти к заключению, что уменьшение
высоты воды в капилляре может вызвать лишь изменение
кривизны и формы нижнего мениска, но отнюдь не передвижение-
воды к верхнему концу капилляра.
То же должно происходить и в наших южных почвах, если
влажность их настолько -велика, и физическое строение их
таково, что поверхностные слои почвы имеют большую
влажность, чем это соответствует максимальной молекулярной влаго-
емкости даной почвы. Очевидно, что в таких случаях потеря
воды верхними слоями почвы не может пополняться насчет к а-
п и л л я р н о г о передвижения воды снизу и что высыхание
почвы должно происходить последовательно' сверху вниз, как
это действительно.и происходит в природе. Наоборот, если бы-
в наших южных условиях вода передвигалась по капиллярам
номере высыхания почвы сверху, то высыхание почв должно было
бы начинаться на некоторой глубине, постепенно расширяясь
кверху, в то время как поверхностные слои почвы оставались бы
влажными наиболее продолжительное время. В тех случаях,
когда испарение происходило бы быстрее, чем капиллярное
поднятие, мы наблюдали бы одновременное высыхание почвы
как с поверхности, так и в более глубоких слоях, причем эти
слои были бы разделены более влажным слоем.
Нам известно, что последние два случая в природе не
наблюдаются, что и понятно с вышеизложенной точки зрения.
Чтобы избежать недоразумения, что нами (вообще
отрицается капиллярное передвижение воды в почве, следует
подчеркнуть, что в природе таковое движение осуществляется
весьма нередко, если для этого имеются соответствующие
условия.
Таким условием является близость грунтовых вод к
поверхности почвы. В этом случае, по мере испарения воды
верхними слоями почвы, вода должна подниматься по
капиллярам снизу вверх, как это ""происходит и в капиллярной трубке,
опущенной в свободную воду (рис. 21-В), где равновесие
определяется следующими условиями: 4) К=К—-gPrP*.
(Обозначения те же, что и в первых 3-х'случаях равновесия).
223

Так как в левой и правой частях уравнения все
величины кроме Р3 постоянны, то очевидно, что и Р2 должно быть
также величиной постоянной, другими словами, при
уменьшении Р2; например, путем испарения, его значение немедленно
должно восстановляться насчет нормального давления
свободной воды.
Таким стразом уравнение Лапласа позволяет нам '
выяснить то глубокое различие в условиях равновесия
капиллярной воды в почвах северных и южных районов, которое до
сих пор не принималось во внимание.
Иллюстрацией только что установленных различий в
поведении капиллярных вод в южных и северных районах может
служить следующий опыт.
Опыт 59.
Плоский стакан с водой (I) наполнялся песком таким
образом, что песок насыпался в воду, и затем избыток воды
сливался. Следовательно, песок был вполне насыщен водой.
В другом таком же стакане (II) дно было сделано из редкою
полотна, этот стакан ставился в более широкий сосуд с водой
и также наполнялся песком. Отдельными опытами было
установлено, что предельная высота капиллярного поднятия воды
в нашем песке около 18—20 см и что оно заканчивается в
течение суток.
Затем в стаканах I и II определялась влажность в слое
0—1 см, и оказалось, что влажность в стакане I была 25.1%
и в стакане II — 24,6%.
Высота песка в стакане I была равна 20 см, стакан ж-е II
был настолько (1 см) погружен в воду, что расстояние от воды
до поверхности песка, находящейся в воздухе, равнялось 14 см.
Над обоими стаканами на расстоянии 2 см от
поверхности.песка помещалось горизонтальное пламя бунзеновоких горелок.
Нагревание песка продолжалось в течение 8 часов. Когда
нагревание было прекращено, то песок в стакане I был
совершенно сух, песок же в стакане II имел влажность в слое
0—1 см равную 23,8%.
Затем стаканы были оставлены при комнатной
температуре лна 2 суток с тою целью, чтобы потерянная путем испа-.
рения 'Вода могла быть пополнена насчет
капиллярно-поднимающейся воды. Послойное определение влажности песка
через 2 суток дало такие результаты: в стакане II на глубине
О—1 ем*— 24,1%, на глубине 5—6 см — 27,3%; в стакане же I
бьшг поручено следующее:
На глубине 0—0,5 см 0,2%
0,5- 1,0 „ 3,8%
2,5- 3,0 й 7,5%
224

На глубине ,
Мы видим, таким образом, что там, где один конец
капилляров погружен в воду (стакан II). несмотря на весьма
сильное нагревание, поверхность пеока оставалась все время почти
яри наибольшей влажности, тогда как в другом случае
"(стакан I), где вода была как бы подвешена в капиллярах,
передвижение воды онизу вверх не наблюдалось, несмотря на
то. что уже на глубине 9 см песок имел почти наибольшую
влажность.
Итак, теоретические соображения, наблюдения в -природе
и опыт позволяют утверждать, что на ют, юго-востоке и
.вообще там. где имеется так называемый мертвый горизонт,
капиллярное передвижение воды снизу вверх в верхних
горизонтах почвы невозможно.
Конечно, в природе изучаемые нами явления происходят
в значительно более сложной обстановке, чем в наших
опытах, и исследователю обычно приходится иметь в виду
.переходные явления. В этом отношении во избежание
недоразумений следует отметить, что капиллярная влага может,
конечно, передвигаться в почве и в южных условиях, но при том.
однако, условии, что она предварительно переходит в воду,
находящуюся уже. под влиянием частичных сил (опыты
-53 и 54).'
Такое положение дела интересно в том отношении, что
температура почвы приобретает особенно важное значение
Дело в том. что передвижение воды под влиянием частичных
сил. как мы уже видели выше, происходит очеягь медленно и,
повидимому. несравненно медленнее, чем капиллярное
движение, происходящее под влиянием нормального
поверхностного давления. В этом легко убедиться и на оснований
опыта 57. Здесь энергия капиллярного поднятия была такова
что. несмотря на весьма сильное испарение, потеря воды
верхними слоями почвы немедленно восполнялась (стакан II),
тогда как передвижение воды под влиянием частичных сил
было настолько слабым, что в этом случае даже За два дня
не произошло выравнивания влажности (стакан I); заметим
при этом, что капиллярное поднятие воды в данном песке
было is—20 см и заканчивалось оно в сутки. Таким образом,
то обстоятельство, что на юге капиллярные воды почв могут
передвигаться, переходя лишь в воды, подчиненные
молекулярным силам, обусловливает более медленное передвижение
почвенных вод вообще и. следовательно, содействует
сохранению почвенной влаги от. сильно го испарения.
6,5- 7,0 „ 9,9%
9,5-10,0 „ 23,1%
14,0-15,0 „ 26.2>
Почв, и грунтовые воды 15
225

В свете наложенного температура, почв приобретает
особенно важное значение, кале фактор, которому, быть может,,
принадлежит первенствующее значение в процеоое потери
воды почвами путем испарения.
В самом деле, испарение происходит под ¦влиянием
разности упрут.остей водяного пара в верхних слоях почвы и
3 воздухе. Однако испарение весьма скоро прекратилось бы..
если бы по мере высыхания поверхностных слоев к ним
непритекала бы снизу все новая и новая вода. И мы полагаем.
на основании всей совокупности наших опытов (см., напр.г
наблюдение 49 и 50) и соображений, что в этом притоке воды
снизу в наших южных районах наиболее существенную роль
играет передвижение воды в форме пара. Указанное
передвижение парообразной воды снизу вверх, с одной стороны..
и испарение воды в атмосферу, с другой, будет тем
интенсивнее, чем выше температура почвы. Поэтому там, где ж е-
л а те л ь но, по возможности, сохранить по ч-
.венную влагу, необходимо стремиться к г о и у,;
,что б ы и снизить темпера т у р у почвы. Это
достигается всякого рода,мертвым покровом, равно как и
разрыхлением поверхностного слоя. Особенно велико значение
последнего приема. Разрыхление поверхностного слоя,
уменьшая теплопроводность этого слоя, приводит к тому, что летом"
¦температура почвы, поверхность которой тем или иным
приемом разрыхлена, бывает меньше, чем у почвы с неразрыхлен-
.пой поверхностью.
Что теплопроводность почв изменяется в зависимости or
шкя&юсти их, известно уже давно из работ Фр. Габерландта,.
А. фон Литрова. Потто,, Вагнера, Мамонтова и др.
Здесь я приведу лишь один пример, чтобы показать, как;
влияют технические сельскохозяйственные приемы на
изменение температуры почвы. Так, по наблюдениям Тольского1),
в Бузулукском бору, Самарской губ., температура на целине-
(без дерна) и на участке, перекопанном лопатой на глубину:
17,7 см, летом 1905 г. была следующая:
«
Глубина
5 см.
15 „
50 „
и ю
1
Целина
24,3
23,3
22,0
1 20,2
л ь
Перекопано
на 17,7 см
22,4
21,3
20,1
19,6
а в г
Целина
22,2
21/7
20,8
1Э,8
уст
Перекопано
на 17,7 см
21,0
20,0
19,7
19,4;
]) Запнски і'усек. Географич. О-ва, т. XXYII, стр. 153.
226

Подобные же данные имеются и в работе Д. П. Адамова1).
Чтобы правильно оценить значение наблюдаемого
понижения температуры почвы при разрыхлении ее поверхностною
слоя, мы должны считаться не с абсолютным уменьшением
температуры, а с уменьшением разностей упругостей парт
между поверхностными слоями разрыхленной и н?разрыхлен-
,ной почвы, с одной стороны, и атмосферой — с другой.
Рассмотрим с этой точки зрения то положение, которое
наблюдалось в опыте Толъского в июле на глубине 5 см.
Полагая, что влажность почвы превышала здесь ее
максимальную гигроскопичность и что абсолютная влажность
атмосферы была равна 12 мм2), мы получим, что разность
упругостей пара между атмосферой и почвой была:
на почве неразрыхленной—10,6 мм (22,6—12,0)
я разрыхленной — 8,1 мм (20,1—12,0)
или, принимая 10,6 мм за 100%, найдем, что разрыхление
поверхностного слоя уменьшило разность упругостей пара между
почвой и атмосферой почти на 24%.
Очевидно, что такое понижение упругости водяного пара
в почве должно заметно отражаться на сохранении воды в ней
при всякого рода рыхлениях поверхностного слоя, что мы
в действительности и наблюдаем.
Известно, например, что лущение почвы на юге
способствует сохранению воды в почве. Эффект* лущения
определяется иногда несколькими процентами, что создает лучшие
условия как для жизни растений, так и для
химико-биологических процессов. 'Для примера приведу наблюдения Янов-
чикаs) на Херсонском опытном поле.
Влажность почвы дана в % от сухого веса почвы; I —
лущеная делянка, II — нелущеная (см. табл. на стр. 228).
Лущение было произведено 10 и 11 июля, но вследствие
зарастания участков падалицей и сором оно было повторено
7/VIII. Эффект лущения очень сильный: за 2 Уз месяца
с 30/VIII, когда влажность почвы на лущеном и нелущеном
¦участках благодаря дождям почти уравнялась, по 13/XI на
лущеном участке было сохранено в слое до 40 см около
- 4% вода.
Несомненно, что эффект лущения главным образом
обязан уменьшению упругости водяного пара в лущеной почве.
В этом убеждают нас как уже рассмотренные выше
особенности капиллярного и молекулярного движения воды в почве,
а) «Температура и влажность чернозема». Труды опытн. л?снич. 1904 г.
3) Обычная влажность д?том в наших широтах.
3) Отчет за 1901/2 с?льскохоз. год, ст. 138.
15*
227

Время опреде-
,д?няя
Глубина
0—10 см
10-20 „ ....
20-30 „ . . . .
30-і0 „
50-60 „ . . . .
70—80 „ . . . .
Прибавилось
осадков в мм . «. .
10
августа,
I
5Д
1U
10,4
7,0
5,3
6,3
—
И
4,1
5,8
6,7
6,8
6,4
6,4
30
августа
г : п
¦
14,0! 12,8
15,0; 15,0
16,5; 16,4
13,0 10,7
6,6
,6,6
С,0; (3,5
70Д
20
сентября
і
I '
[
іі,о:
13 Д!
14,7!
1 о ж
в,*|
6,4;
і
II
8,6
9,2
9,5
7,0
6,0
6,4
11
октября
1
1 ! II
і
і
і
12,3
13,0
14,3
12,7
6,8
G,G
9,7
9,4
11,4
9,6
6,2
6,3
18,1
13
ноября
і ! и
ИД
2,6
13,2 7,7
13,4
12,3
6,4
6,5
9,6
8,3
6,1
6,4
ііб
11
декабря
¦I 1 II
і
і
21,4 20,9
19,5 15,4
17,1 12,0
14,9110,7
6,9, 6,4
7,1; 6,5
38,8
так и зависимость температуры почвы.от теплопроводности
поверхностного слоя.
, Основываясь на вышеизложенных опытах, мы различаем
в настоящее время следующие категории воды в почвах и
грунтах (см. рис. 22).
1) Вода в форме пара: эта вода движется как
газ из мест с большей упругостью пара в места с меньшей
упругостью. Соотношения между упругостью пара и
влажностью породы даны в опьтгах 1, 2 и 3.
2) Г и:і р о с к о и и ч е с к а я в о д а: вода в этом
состояния представляет водяной пар. адсорбированный частицами
-породы. Когда частицы породы окружены молекулами воды
так, что вокруг частиц породы образуется сплошная пленка
воды толщиною в один молекул (Ро'девалъд)1), мы имеем то
.состояние влажности породы, которое называется макси-
м а л ь н ой г и трос к о и и ч н остью. Относительная
влажность воздуха в породе, 'имеющей максимальную
гигроскопичность, равна 100%, если же влажность породы меньше
х) В новейшее время Ehrenberg представил возражения
против идеи мономолекулярного слоя, развитой Род?вальдом. См. также
Neagebohrn: «Die Bestimmung- der Bodenoberflaeche durch FKissigkeitsab-
sorption». Dissertation d. Univer. Breslau, 1927. Несмотря на возражения
сделанные против представления Родевальда, мы принимаем его пока
неизменным в нашей работе, как очень удобную схему, объединяющую в
простой механической модели все свойства гигроскопической влажности. Это
тем более допустимо сделать, что в физике вопрос о мономолекулярных
пленках при адсорбции не разрешен еще окончательно и находится в
стадии дискуссии.
228

Atmosph%
Бсосп
ЙСЧ
° ? м
Ы » ?
ф.
ад к
см
о
и
Я
CD
ч
о
5~#
о
ев
Н~ CD
К CD
f- ч
ё °
то \о
о ._
05
ее
о
S3
t-t
о
-Ж &
« О 1>»
О И
О <ц Д
№
О О
л
а>
«К?
о
И
эК
К
да
«
о
О
о
X
3
да
гг
s
ч
та
ев
сх
ев
CD
И
О
ті
<м
сз
Н
О.
О CD
Ч
5g
Ко: й
Ǥ
о
3 о
.So
о pq
? *°
Е-
CD
ев
X
CD
ев ^^
Я
Я
д *-, О 3
О
а"
Ч ев
Я ^"
Р=
ев »
ев
CD . -
«СО «
Я
о
Е-
га
я -я к
2
м е_>
Л О
% И
О і—t
CD CS
л о
о
Ч ,
>а О
К О
да
«
о в
я*
... CD
>О
К
ч 5
ч
о
2
се
ев
И
со
о
»о
о
и
о
О ^ CD
л о Щ
М
іД
(^
св
S3
ч
о
о
о«
к
3
К я
CD
L-. _ Н-4 »~«
Р*о о со
й е и rt
229

^е максимальной гигроскопичности, то относительная
влажность воздуха в такой породе меньше 100%. Процесс перехода
водяного пара из состояния газа в состояние адсорбированного
газа — гигроскопической воды сопровождается выделением
тепла (Родевалъд, Митчерлих и др.).
Эта категория воды не движется как жидкость (опыты
14—17), а перемещается из одних слоев в другие, переходя
в водяной пар (опыты 6 и 7).
3) Пленочная вода: эта вода находится под
влиянием молекулярных сил сцепления между частицами почвы и
молекулами воды. Она удерживается почвой с большой силой
м не -может быть удалена из нее центрофутой, развивающей до
70.000 g. Воздух в породе, имеющей пленочную воду, всегда
насыщен водяным паром. Эта вода движется, как жидкость,
из -слоев, имеющих более толстые пленки, в слои с более
тонкой пленкой. Движение это очень медленно, сравнительно
с движением гравитационной воды. Гидростатическое
давление в этой категории воды не передается. Влажность породы,
* соответствующую максимальной толщине пленки, мы называем
м а к. с и м а л ъ н о й м о л с к у л я р н о й в л а г ое м к о с т ь ю.
4) Гравитационная вода передвигается под
влиянием силы тяжести. Гидростатическое давление в этой
категории воды передается. Скорость передвижения
гравитационной воды сравнительно с пленочной велика.
Целесообразно различать несколько состояний
гравитационной воды:
a) Капиллярная вода заполняет капиллярные
,ігустоты в породе, поднимаясь от грунтовой воды. При
уменьшении высоты воды в капиллярах (испарение почвой, транстги-
рация) наблюдается быстрое восстановление прежнего уровня,
подобно поднятию воды в капилляре, нижний конец которого
ощущен в воду (рис. 21 В и опыт 59. стакан II).
b) Подвешенная вода не имеет непосредственной
связи с грунтовой водой и как бы подвешена в почве или
грунте. Этот случай аналогичен тому, когда вода находится
-в "капилляре, нижний конец, которого не опущен в воду
,(рис. 18-А и опыт 59, стакан I). При уменьшении сверху
толщи подвешенной воды она 'не может передвигаться снизу
вверх.
c) Гравитационная вода, находящаяся
в состоянии падения.
Кроме этих категорий, в известной мере изученных
автором, необходимо различать еще следующие:
5) Вода в твердом состоянии.
6) Кристаллизационная вода; и
7) Химически связанная вода.
330

Необходим» заметить, что приведенным разделением воды
гна различные категории, вероятію, не 'исчерпываются все
различия, с которыми придется встретиться при дальнейшем
изучении водных свойств почв и грунтов. Наше разделение воды
ла различные категории построено не на абстрактной идее,
а явилось результатом изучения физических свойств так
называемой «влажности почв». Еще недавно это суммарное
понятие представлялось почти гомогенным, и нельзя сомневаться
в том, что с дальнейшим исследованием физико-химических
свойств почвы понятие «влажности почвы» будет все более и
более дифференцироваться.
В данном отношении интересно отметить работы
американского исследователя Джордж Боюкос1). Он изучал
замерзание воды в почвах и нашел, что часть воды замерзает при
температуре около — 1,5° С, другая часть только при — 78° С
и третья —совсем не замерзает. Боюкос полагает, что
различное отношение воды к замерзанию указывает на различное
состояние соответствующих количеств почвенной влаги и на
этом основании он различает следующие формы воды в почве:
I. Свободная вода замерзает прн — 1,5°
Несвободная вода II. Капиллярная .... замерзает при — 78°
ИГ- Связанная .... не замерзает при — 76°
Я думаю, что формы воды по Боюкос'у совпадут с нашими
категориями, а именно,
Боюкос: Лебедев;
Свободная вода Гравитационная вода
Капиллярная вода Пленочная „
Связанная „ Гигроскопическая „
Кристаллизационная и
химическая вода
В классификации Боюкос'а нам представляется неудачным
термин «капиллярная вода», так как по нашему мнению
капиллярная вода, как подкатеторная гравитационной, должна
бы войти в труппу «свободной воды». Метод Боюкос'а не
позволяет ему получать почву с той или иной формой
влажности, он может только вычислить количество воды в
данной форме. Поэтому нельзя уверенно провести параллель
между формами воды по Боюкос'у и нашими категориями.
Автор надеется сделать это в ближайшее время, поскольку
метод сильного центрофугирования позволяет получить воду
пленочной категориии исследовать ее отношение к
температуре в чистом виде.
l) G. L Bouyoucos St. Classification and meas ureraenfc of the
different forms of water in the soil by means of the dilatometer method:
Mich. Agr. Exp. Techn. Bui. 36. 1917.
231

В самое последнее время (январь — апрель 1929 і\.)мшнс
: -произведено исследование, в какой мере «свободная вода» по
Боюкос'у совпадает с гравитационной водой -по нашей
классификации, с одной стороны, и капиллярная плюс связанная
вода по Боюкос'у отвечает нашей максимальной
молекулярной влагоемкости— с другой. Исследование было произведено-
так: почва сильно увлажнялась и в дилатометре согласно
методике Боюкос'а определялось, сколько в данной почве воды
не замерзало при t около—1,5° G. Затем в той же почве, но-
в другой пробе путем центрофугирования по моему
вышеописанному методу определялась максимальная .молекулярная
влагоемкость. В общем оказалось, что гравитационная вода
замерзает при t около —1.5°, а не замерзающая при этой t
вода по величине совпадает с максимальной молекулярной
влагоемкостью. Для иллюстрации приведу данные:
полученные с подзолом Казанской сел.-хоз. опытной Станщш:
1 , Не замерзло Максимальная
Глубина почвы воды по Боюкос'у молекулярная
ъ си ПРИ t около—у влагоемкость
1,5° С в -о/0 в %
15—20 5,61 5,4
35—40 11,03 11,0
40—45 14,41 13,9
65—70 18,00 10,0
205—210 5,21 ЗА
У глинистых почв с максимальной молекулярной
влагоемкостью свыше 20% наблюдается некоторое расхождение-
интересующих нас рядов; причина этого расхождения пока
нами не выяснена. Дилатометрический метод Боюкос'а и наш
метод цсчтрофугирования не имеет ничего общего в природе
своей. Тем не менее они удивительным образом приводят
,к одинаковым результатам, что определенно указывает на
правильность принятых нами делений «почвенной влажности»
-на соответствующие категории.
Целый ряд особенностей в водном режиме почв могут
быть объяснены и предвидены, если иметь в виду изложенные
нами' выше общие соображения о движении воды в почве
в 'парообразной форме и под влиянием сил сцепления. Однако
для создания правильных детальных картин водного режима
различных ночв необходимы дальнейшие наблюдения в
природе. Но при этом хотелось бы особенно подчеркнуть, что
следует 'В корне изменить характер соответствующих работ:
нельзя, как. это обштио у нас делается, изучать или только
. распределение воды в почве, или приводить без всякой связи
г чем бы то ни было механический анализ почвы и т. п. —
232

вообще, следовало бы до minimum'а свести всякие, так
называемые, срочные наблюдения, а вместо этого надлежало
бы разрабатывать те или иные отдельные темы.
обставляя- подобные работы возможно полнее.
ГЛАВА V.
ПРОИСХОЖДЕНИЕ ГРУНТОВЫХ ВОД.
Изучение условий равновесия воды в почве позволяет
подойти и .к решению вопроса, о происхождении грунтовых вод.
На основании изложенного в предыдущих главах : нам
должно быть ясно, что и здесь следует считаться как с
парообразной, так и с жидкой фазой почвенно-грунтовых вод.
Только подробный анализ условий равновесия и
передвижения почвенно-грунтовых вод как »в парообразном, так и жидком
состоянии может дать прочное основание для создания теории
происхождения грунтовых вод. Попытки одностороннего
решения 'вопроса в настоящее івремя должны быть б е з у с л о в н о
оставлены, причем это в одинаковой мере относится как к ин-
фильтращионной теории, так и к фольгеровской школе.
Рассмотрим теперь вопрос о парообразном состоянии воды
в грунте. На 'Основании имеющихся в настоящее время
сведений нам известно, что влажность собственно грунта всегда
превосходит максимальную гигроскопичность образующих его
пород.
Это положение в полной мере относится и к нижним слоям
почвы и только самые поверхностные слои ее пересыхают
иногда ниже указанного предела.
Поэтому мы можем принять, что в почвах (исключая
поверхностные слои) и грунтах всегда наблюдается
максимальная при данной t упругость пара (см. гл. II). Следовательно,
зная температуру почв и грунтов, мы легко можем представить
и упругость водяных паров в них и таким образом подойти
к решению вопроса о направлении движения парообразной
воды в грунте.
В этом отношении особый интерес представляет летний
период. Известно, что летом температура почв и грунтов
убывает с глубиною, причем на некоторой глубине грунт имеет
наименьшую и постоянную температуру, равную средней
годовой темпера-туре воздуха в данной местности. В связи.
0 таким распределением температуры изменяется и упругость
водяных паров, "беспрерывно уменьшаясь сверху вниз до слоя
1 постоянной годовой температурой. Следствием такого
распределения упругостей водяного пара должно- быть
передвижение парообразной воды сверху вниз, из почвы и верхних слоев-
грунта к слою с постоянной годовой температурой.
233

С другой стороны, ниже этого слоя температура земли
¦начинает возрастать с глубиною. Вместе с этим должна
возрастать и упругость водяных паров и, таким образом, снизу
к слою с постоянной температурой направляется второй поток
парообразной воды, который, встречаясь здесь с верхним
потоком, должен образовать кшіельно-жидкую воду.
Теоретически мы можем, следовательно, ожидать, что в слое с
постоянной температурой всегда будет находиться грунтовая вода.
..Проверить это заключение не легко по двум причинам: 1) мы
не располагаем пока приемами точного определения глубины
залегания слоя с постоянной годовой температурой, так как
формула, Фурье выведена в предположении, что
теплопроводность земли до глубины этого слоя не изменяется. Такое
предположение можно допустить только тогда, если толща
поверхностных отложений совершенно однородна по своему физико-
химическому характеру, что в природе'может встречаться
несомненно весьма редко; 2) необходимо различать место
образования и место положения грунтовых врд, имея в виду
случаи, когда грунтовая вода залегает не в том горизонте, где
она образуется. Очевидно, что в таких случаях легко впасть
в ошибку при проверке вышеуказанного положения, если не
иметь в виду настоящего замечания.
Многочисленные наблюдения над температурой глубоких
пластов земли, как известно, показали, что ниже слоя с
постоянной годовой температурой температура земли все более
и более растет по мере увеличения глубины залегания тех или
других пород.
Следовательно, в глубоких пластах земли должен
наблюдаться односторонний поток парообразной воды из
недр земных в более поверхностные пласты земной коры.
Таким образом, здесь для образования грунтовых вод
совершенно отсутствуют условия, аналогичные тем, какие
имеются в слое о постоянной минимальной температурой.
Однако и при таком положении вещей, т.-е. при условии
одностороннего потока парообразной воды, образование
грунтовых вод путем конденсации водяных паров надо признать
-теоретически возможным.
В самом деле, положим, что в пластах грунта, лежащих
ниже слоя с постоянной температурой, термический градаент
различен на различных глубинах. Допустим далее, что
в глубжележащих слоях этот градиент меньше, чем в
вышележащих слоях. При таких условиях в глубоких слоях 6ь&-
строга передвижения водяных паров будет больше, чем в
вышележащих слоях. Вследствие этого на границе двух таких слоев
должна накопляться капально жидкая вода, так как
количество парообразной воды, передвигающейся сюда снизу, больше,
234

чем количество воды, уходящей отсюда (также в парообразном
^состоянии) в вышележащие горизонты грунта. Разность в
притоке и оттоке парообразной воды к данному горизонту и будет,
таким образом, являться источником грунтовой воды.
Образование грунтовой воды в таких случаях подобно
действию двух или нескольких перегонных аппаратов,
соединенных друг с другом, причем интенсивность испарения в
первом аппарате больше, чем во втором. Допустим, например,
что из первого алпарата во второй вода перегоняется при 100°,
а из второго $ третий при 80°, причем t третьего аппарата
равна 60°, — тогда во втором аппарате вода будет накопляться
.все в большем и большем количестве. Подобным же путем
могут образоваться и грунтовые воды второго, третьего и т. д.
горизонтов.
Обращаясь к наблюдениям над величиной термического
градиента, мы видим, что эта величина действительно не
остается постоянной не только в различных местностях, но
даже и в одтуж и той же буровой скважине. В работе Л. Я
невского «О термическом режиме поверхности земли в связи с
происходящими на ней геологическими процессами», где собран
обширный материал по геотермике, мы находим
многочисленные примеры изменений геотермического градиента.
Так, по Werveke, для скважины Qber-kreutzhausen, где
«средний градиент равен 16,2 м, величина частных градиентов
колеблется от 1,5 до 24,4 м. Для скважины Paruschowitz
прирост температуры через каждые 31 м по НетгсКу колеблется
от 0,1° до 2,7° — величины, лежащие за пределами
возможных ошибок.
Из многих данных, собранных Ячевским, приведу лишь
один пример — боровую скважину в Paruschowitz'е.
Глубина
в м
6
285
595
906
1215
1525
1885
1959

Температура С.
12Д
18,9
28,8
35,8
46,4
53,8
65,0
69,3
Если вычислить на основании этих данных величину
градиента для различных глубин, то получим следующее:
Градиент
м
на 10 С
0,5
41,0
31,3
Глубина
в м
От 0 до 6
6 „ 285
286 „ 595
235

От
Е
ш
• v. ,-
'•It':'•'
В
№
issfe;
Глуб
в .
595
905
1215
1525
1835
яна
м
ДО
»
»
я
905
1215
1525
1835
1959
Градиент'
м
на 1° С
, 44,3
29,2
41,9
27,7
29,0
А
Рис. 23/
Таким образом, мы видимг
что, действительно, термический
градиент не остается величиной
постоянной, а изменяется в
довольно широких границах,
становясь иногда даже величиной,
отрицательной, когда
температура более глубоких слоев становится
меньше температуры вышележащих
пластов, как это констатировано, например, на
Комстокской жиле в шахтах Forman,
Combination и др.
Насколько сильно изменяется
термический градиент даже на незначительной
площади, видно из данных Dariona для
штата Dakota, где «на поверхности
приблизительно в 100 тыс. кв. километров
величины градиента колеблются в пределах
от 9,5 м до 24,6 му причем точки, в
которых эти величины достигают крайних своих
пределов, находятся друг от друга в
расстоянии не более 50 километров» (по Ячев-
скому).
Итак, мы видим, что в природе имеются
условия, когда при одностороннем токе
парообразной воды возможно образование
грунтовых вод.
Иллюстрируем путем опыта образова-
вание грунтовых вод согласно только что
рассмотренным схемам.
Опыт 60.
В стеклянную трубку (рис. 23)
диаметром в 1,5 ел насыпается слой мелкого*
сухого песку, высотою около 10 см; затем
посредством длинной воронки на песок на*
ливается вода, пока влажность песка до-
стигнет почти полной влагоемкости. Тогда
236

\
.та, сырой песок (АВ) вновь насыпается слой воздушно сухого
леска (BL), высотою около 33 см. Часть трубки с увлажнен-
.ным песком (АВ) и 9 см прилегающего к нему сухого пески
(BD) помещалась в термостат при 40°С. остальная же часть
трубки, выходившая из термостата, находилась при комнатной
(15—18°С) температуре. В верхней части трубка окружалась
холодильником (FK), через который пропускалась холодная
вода (9°). Трубка, закрывается каучуковой пробкой с двумя
стеклянными трубочками, причем одна из них расширена
я конец ее загнут вверх, с целью предохранить песок от
возможного смачивания конденсирующейся в трубочке водой.
Через эти трубочки протягивается воздух, насыщенный при
комнатной температуре парами воды.
Таким образом, в трубке имелись следующие термические
зоны: 1-я зона (АС) с температурой -10° (влажный песок и 9 см
сухого песка); 2-я зона (CF) с температурой 15—18° (сухой
лесок); 3-я зона (РК) с температурой 9° (сухой песок) и
4-я зона (KL) с температурой 15—is0 (сухой песок).
Соответственно этим температурам максимальная упругость водяных
ларов в указанных зонах должна быть следующая:
Т?мпроа Максимальная
3оньі : Tvna по С УпРУгоеть В°ДЯ"
JV ного пара в мм
1 40° 54,8
¦1 15—18* 12,7—15,4 (Среднее 14,1 мм)
3 9Э 8,6
4 15-18° 12,7-15,4
Воздух 1) 15—18° 12,7—15,4
Благодаря такому распределению упругости водяного пара
1* трубке, пар должен передвигаться из 1-й зоны во 2-ю, а из
2-й л 4-й зоны —• в 3-ю.
Что же должно произойти при таких условиях? Пар,
перемещающийся из первой зоны во вторую, должен На
границе этих двух зон выделить часть своей воды в кшельно-
жодком виде, а именно столько, чтобы в 1 куб. м осталось
14Д г воды вместо 54,8 г, т.-е. 40,7 г. Эти 40/7 г воды,
выделившиеся на границе двух термических зон, и будут
аналогичны водам 2-го и з-го (и т. д.) горизонтов грунтовых вод,
¦образующимся ниже слоя с постоянной температурой и ри
одностороннем токе парообразной воды.
Но из второй зоны водяной пар должен передвигаться
в третью под влиянием разности упругоотей пара в этих
зонах, равной ъ.ъ мм (14,1—S,G). Кроме того и сверху к 3-й же
зоне направляется поток парообразной воды также под влия-
*) Протягиваемый над песком.
237

нием разности унругостей пара, равной 5,5 мм, и таким
образом в третьей зоне происходит встреча двух потоков
парообразной воды — одного, опускающегося сверху, и другого,
поднимающегося снизу. Здесь, следовательно, мы имеем
условия аналогичные тем, которые уже были рассмотрены выше
при обсуждении вопроса об образовании грунтовых вод в слое
с постоянной годовой температурой. Поэтому и в 3-й зоне
должна -образоваться капельножидкая вода, аналоги чная
грунтовой воде, образующейся в слое с постоянной годовой
температурой.
Опыт продолжался 4 дня, и затем была определена
влажность песка в различных зонах.
Влажность увлажненного песка 39,6%
сухого песка 1-ой зоны ОД г
„ песка на границе 1-ой и 2-ой зон 1,6 „
„ 2-ой зоны 0.1 „
* 3-ей 0,9,
4-ои :, . . . • 0,1 „
Опыт, показывает, что, действительно, как при
одностороннем движении, так и при встрече двух потоков
парообразной воды образуется капельно-жидкая вода, если имеются
условия, рассмотренные нами выше. В нашем опыте
количество воды, образовавшейся при одностороннем потоке
парообразной воды, равняется 1,5% (1,6%—0.1%), а при встрече
двух потоков 0,8% (0,9%)—0,1%). Эти увлажненные места
ясно видны и на глаз, так как они имеют более темный цр?т,
чем сухой светло-желтый песок.
Опы т 01.
Этот опыт подобен предыдущему, но продолжался 7 дней.
Влажность сухого песка до опыта 0,1%. Определение
влажности песка в различных зонах дало следующие результаты:
Влажность увлажненного песка 21,4%
сухого песка 1-й зоны 0,1%
песка на границе 1-й и 2-й зон 2,4%
„ 2-й зоны 0Д%
3-й , 1,6%
„ 4-й „ , 0,1%
Таким образом теоретические
соображения, основанные на изучении упругости
водяных паров в почве, данные о
термическом режиме более глубоких пластов земли
и, наконец, опыты вполне определенно у к а-
зывают нам, что грунтовые воды 1'), 2, 3 и т. д.
1) И. В. Отоцтсий, рассматривая мою схему передвижения
парообразной воды в почвах и грунтах, приходит к такому заключению: «Таким
образом, ни в годовых, ни в сезонных колебаниях, ни в суточных колеба-
238

горизонтов могут образоваться на счет
конденсации водяных паров,
передвигающихся из одних пластов земли в другие1).
Особого внимания при этом заслуживают воды, ларо-
образно-п?редвягающився из недр земли и несомненно
играющие исключительно важную роль в образовании грунтовых
вод 2, з и т. д. ярусов.
Эти воды подобны ювенильным водам Зюсса. Как
известно, Зюсс полагал, что многие горячие источники
образуются путем конденсации парообразной воды, поднимающейся
по жилам из недр земли, где господствует чрезвычайно
высокая температура. Благодаря сравнительно быстрому
движению воды в жилах, вода не успевает охлаждаться в верхних
слоях до соответствующих температур и выходит на дневную
поверхность, имея более высокую температуру, чем
температура поверхностных горных пород.
.Ювенильные воды, принимающие участие в образовании
грунтовых вод 2, 3-го и т. д. горизонтов, подымаясь из недр
земли, беспрерывно увеличивают количество поверхностных
(вадозных) и атмосферных вод. Устанавливается, таким
ниях грунтовых (колодезных) вод н? видно соответствия с той схемой,
какая вытекает из конденсационной теории Лебедева. Но значит ли, что
столь явное несоответствие опрокидывает самую теорию. Нисколько. Это
значит только, что режимом колодезных вод управляют какие-то более
могущественные факторы, чем по существу слабые процессы конденсации
парообразной влаги. Из них на первое место мы ставим изменчивую
упругость или давление почвенных газов, на второе естественный дренаж, транс-
ішрационную деятельность лесса, воздушные приливы и отливы и т. п. и
лишь на третьем конденсационные явления». (П. В. Отоцкий. Режим
грунтовых вод. Почвоведение. 1916 г. № 3—4, ст. 8).
К этому по существу правильному рассуждению П. В. Отоцкого я
считаю необходимым сделать следующие замечания: 1) В своей работе (Роль
парообразной воды в режиме почвенных и грунтовых вод) я нигде не
рассматривал кодовых изменений упругости водяного пара в грунтах
и полагаю, что, принимая мою схему передвижения парообразных вод в
грунтах, нельзя и ожидать годовых влияний на анергию питания грунтовых
вод, поскольку мы не в силах учесть годовых различий упругости
водяных паров в грунтах. 2) Что касается отсутствия зависимости между
суточными колебаниями грунтовых вод и суточными изменениями
упругости водяных паров в почве, то таковой зависимости согласно моим
взглядам и нельзя ожидать, так как суточные изменения упругости водяного пара
в почве распространяются весьма не глубоко —до 1-го .*, грунтовые же
воды в средних и южных широтах обычно лежат значительно глубже.
3) Кроме указанных П. В. Отоцким факторов, могущих влиять более или
менее значительно на уровень колодезных вод, следует еще иметь в виду
и гравитационные воды. 4) При изучении режима грунтовых вод
необходимо иметь в виду равновесие всей системы почвенно-грунтовых вод, а при
нарушении равновесия следует определять фазы соответствующих факторов.
г) При исследованиях почв и грунтов следовало бы считаться с
газообразной фазой не только воды, но и различных других твердых (при
обыкновенной t) минеральных и органических веществ. В последнее время'
230

образом, постоянная и весьма тесная связь между наложными
и ювенильными водами. Глубокие слои земли беспрерывно
обезвоживаются, тогда как количество' атмосферных и
поверхностных вод должно постоянно увеличиваться. Происходит ли
это увеличение в действительности или же приток ювенильных
вод покрывает только убыль поверхностных вод
(гидратация и т. д.)> — решить этот вопрос в настоящее время
невозможно. Лишь в одном можно не сомневаться, что энергия
интересующего нас процесса должна быть различна в
различные периоды жизни земли, постепенно уменьшаясь с возрастом
этой последней.
Парообразное передвижение воды в почвах и грунтах,
являясь функцией температуры поверхностных пластов земной
коры, несомненно представляется одним из мощных факторов
в теплообмене земли. Беспрерывный поток парообразных
ювенильных вод из недр земли к поверхностным пластам ье-мной
коры и конденсация этих вод в поверхностных слоях повышает
температуру последних за счет тепла более глубоких пластов,
ускоряя энергию теплообмена между центральными и
периферическими частями земного шара. Однако здесь мы
сталкиваемся с соображениями Ганна, которые затормозили
развитие теории Фольгера и которые частью не разрешены еще и
П. Н. Павлов развил теорию, согласно которой упругость паров твердого
кристаллического вещества больше над мелкими кристаллами, чем над более
крупными.
Это положение доказано экспериментально, так как Павлову удалось
показать рост более крупных зерен кристаллических веществ на счет
вещества более мелких кристаллов.
Среди многих органических веществ были испытаны также и такие
минералы, которые обычно встречаются в грунте.
Опыты ставились так: испытуемое вещество измельчалось в порошок
и помещалось в герметически закрытую камеру; за образованием и ростом
кристаллов следили в микроскоп. Оказалось, что сера, трехс?рнистая сурьма,
сернистая ртуть, гипс, тяжелый шпат и известковый шпат через
больший илн меньший срок образовали явственные кристаллы, причем нередко
«вокруг игольчатых кристаллов (гипса) поле оказывалось своб?дным от
мелких зерен, т.-?. иглы имели вокруг себя дворик». Так в измельченном
в порошок кристаллическом гипсе уже через 40 дней были найдены
игольчатые кристаллы шириною в 2 ;j- и длиною 36^, через год кристаллы
достигли 4 jj. ширины и 48 а длины, причем появились уже сростки
кристаллов.
Образование кристаллов у тяжелого шпата было замечено через два
года, а у известкового шпата только через 2 года 10 месяцев. «Окись
железа и красный железняк не дали никаких признаков перекристаллизации
по истечении двух лет. Однако, замечает автор, наблюдения З?нгельса
свидетельствуют о том, что Fe203 испаряется при обыкновенной температуре».
Замечательно то, что перекристаллизация указанных минералов происходила
при обыкновенной температуре, равной 12—25° С П. Н. Павлов. «Влияние
поверхностной энергии на гилотропные превращения твердого
кристаллического вещества». Зап. Новорос. Общ. Естест. Т. XXXIX.
МО

в 'настоящее время. Основным моментом здесь является
вопрос о том, ;куда девается теплота, выделяющаяся
при-конденсации водяных паров в определенных слоях и почему эти слои
грунта fH*e 'нагреваются. Мы «не можем дать в настоящее времй
определенного ответа, на этот вопрос. Но мы располагаем
теперь уже такими данными, которые позволяют нам поставить
затронутый вопрос в иной форме, чем его ставил Гамм,
а 'именно — так как при копде-нсации водяных паров, дающих
начало грунтовым водам, выделяется теплота, а между тем не
наблюдается нагревания соответствующих горизонтов, то
необходимо разъяснить, куда и как. исчезает эта теплота.
Таким образом вопрос ставится обратно тому, чем его
ставил Гапп. Такая постановка вопроса является следствием
того, что нам известно теперь об упругости водяных паров
в почве и грунтах, с одной стороны, и о термическом режиме
их — с другой. II распределение температур в грунте, и
упругость водяных паров в нем таковы, что передвижение и
конденсация парообразной воды должны происходить обязательно.
Обязательно выделяется при этом и теплота, но- она успевает
уйти, не нагрев соответствующего слоя, о чем свидетельствует
термический режим грунтов. /
Мы должны искать, куда уходит эта теплота, но это
задача и трудная и новая, так как изучение теплообмена даже
самых верхних слоев земли только что начинается 1).
Что касается остальных соображений Гамма о недостатке
воды в атмосфере, о чрезвычайно энергичной вентиляции
почв и грунтов, о невозможности образования грунтовых вод
в тропических странах, то все они отпадают после того, как
было разъяснено, что «конденсация» происходит в самом
поверхностном слое почвы, а не на значительной глубине-, как
это думал Фолыер и его последователи2).
Установив генетическую связь между термическим
режимом грунтов и грунтовыми водами, было бы нетрудно
разобраться в гидрологических особенностях тех или иных
крупных районов. Однако такая сравнительная простота отноше-
*) Th. Home n. Der tagliche Warmeumsatz etc.
Точидловский. Ночное лучеиспускание.
2) Я оставляю без рассмотрения работы Nowack'a (Vom Ursprung der
Quelle. 1879), Konig'a (Die Verteilung des Wassers iiber auf und in der Erde.
1901), Metzger'a (Die Dampfkraft als Ursaclio der Gnmdwasserbildungs), так
как в них мы встречаемся с попытками разрешения интересующей нас
проблемы чисто спекулятивным путем. Эти интересные работы по
существу метода ничем не отличаются от более ранних и даже древних
работ, как, напр., исследования Платона, Аристотеля, Фал?са Милетского,
Лукреция Кара, Афанасия Кирх?ра, Георга Агрикоды, Кюна, Декарта и друг.
(См. К. Кейгальк. «Историческое развитие учения о происхождении
грунтовых вод». Ежегодник по геологии и минералогии России. Т. V. Стр. 67.)
Почв, в грунтовые воды 16 241

ний возможна лишь в схеме, в природе же мы встречаемся
с гораздо более сложными явлениями. Несомненно, что
одной из главнейших причин, могущих внести крупные
изменения в вышеизложенные схемы, является то, что весьма часто,
а может быть и обычно, бывает так, что грунтовде воды
залегают не там, где они образовались. Здесь мы встречаемся
с неразрешенным до настоящего времени вопросом, —' что
понимать под грунтовыми водами. О практической точки зрения
этот вопрос не возбуждает никаких недоразумений и всякий
практик хорошо знает, что такое грунтовая вода. Гораздо
труднее в это понятие влить определенный физический смысл.
Несомненно, что основным ^признаком грунтовых вод
является то, что они находятся под влиянием силы тяжести1),
чего нельзя сказать о воде, находящейся в пленочном и
гигроскопическом состоянии. . Однако этот признак грунтовых вод
является очень широким и его следует ограничить, так как
несомненно не каждая капля воды, находящаяся в грунте, под
влиянием силы тяжести, может и должна быть признана за
«грунтовую воду». Повидимому, для точного определения
понятия «грунтовая вода» существенным является способность
этих вод к вытеканию из грунтов в естественных или
искусственных разрезах. Это свойство грунтовых вод
свидетельствует о том. что они обладают гидростатическим давлением,
достаточным для преодоления тех противодействующих
вытеканию воды сил, которые, как мы знаем (опыты 29, 30, 31,
19, 20), развиваются на поверхности раздела — грунта —
атмосфера-
Опыты 34 и 46 пояснят нам сказанное. Согласно опыту 46
, (трубка 1) влажность мелко-зернистого песка на высоте
50—51 см равна 5,3%. Так как максимальная молекулярная
влагоемкость того же песка равна всего лишь 2,8%, то избыток
влаги в 2,5% (5,3—2,3) представляет собою гравитационную
;Воду. Однако эту гравитационную воду (2,5%) согласно
вышеуказанному принципу нельзя считать грунтовой водой, ибо
(она не в состоянии вытечь из песка на поверхности раздела
песок — воздух, так как для этого требуется, чтобы высота
влажного слоя в нашем песке была не менее 40—45 см
(см. опыт 34), чего нет в опыте 46. Здесь с полной
очевидностью выступает различие между водами гравитационными
и грунтовыми.
Какой же момент считать началом образования
грунтовой воды — тог ли, эюогда (1) воды почвы и грунта начинают
подчиняться силе тяжести или тот, когда (2) эти воды
скопляются в грунте в таком количестве, что развиваемое ими
*) Я .имею в виду падение воды.
242

гидростатическое давление становится больше тех сил, когхь
рые развиваются на поверхности раздела грунт — атмосфера
и препятствуют вытеканию воды из грунта?
Согласно вышеизложенным соображениям началом
образования грунтовых вод следует считать только что указанный
второй момент. Но так сравнительно просто складываются
обстоятельства при превращении -жидких вод грунта
в грунтовые воды. Значительно сложнее обстановка в том
случае, когда грунтовые воды образуются насчет конденсации
парообразно-передвигающихся вод. Здесь следует иметь в виду
тот слой, где парообразная вода превращается в жидкую воду.
.Очевидно, что положение этого слоя, обусловливаемое только
термическими условиями: грунта, не предопределяет
положения грунтовой воды, так как образовавшаяся жидкая вода,
подчиняющаяся уже силе тяжести, падая вниз, может и выйти
из того слоя грунта, где она образовалась.
О другой стороны и те случаи, когда положение грунтовых
вод будет совпадать с термическими зонами, не следует
использовать как непререкаемый аргумент в пользу
'конденсационной теории, так как весьма вероятно, что изменение
термического режима грунта всегда или часто должно
совпадать с изменением других физических свойств его, как
плотность, максимальная молекулярная влагоемкость, химический
и минералогический состав породы и т. п., что независимо
от температуры может быть достаточным, чтобы в таком месте
могла образоваться грунтовая вода.
Из изложенного видно, насколько необходимо быть
осторожным в заключениях о способе образования грунтовых вод,
исходя из наблюдений их местоположения. Поэтому мне
кажется, что вообще местоположение грунтовых вод лишь в
редких случаях (речные долины) может дать указания на способ
образование этих вод и что этим аргументом без
дополнительных наблюдений не следовало бы пользоваться совершенно
при решении интересующей нас проблемы.
Однако, несмотря на всю сложность условий образования
' и режима грунтовых вод, в настоящее время нам все же
известны случаи, где грунтовые воды образовались
исключительно конденсационным путем. В работе А. А. Козырева г)
мы находим интересные в этом отношении данные. В
третичных отложениях, говорит автор, нередко наблюдается (также)
чередование пресных и соленых водных горизонтов и часто
в таком порядке: первый горизонт — сильно соленый, вто-
х) Грунтовые воды б. Кокч?тавского, Акмолинского и Атбасарского
уездов б. Акмолинской Области. 1907 г. 1-? приложение к Очерку
гидротехнических работ в районе Сибирской жел. дороги.
1G*
243

рой — пресный, третий —¦ опять соленый и т. д. Горизонты
нередко разделяются между собою небольшими пропластками
(3—4 фута) плотных глин (стр. 35). Автор указывает, что
«объяснить это явление с точки зрения старой (инфильтра-
циокной) теории происхождения грунтовых вод — без
больших натяжек — затруднительно». «Если мы допустим, —
говорит автор, — что грунтовые воды согласно, старой теории
образуются здесь постепенным просачиванием через верхние соле-
носные песчанистые глины атмосферных вод, то понятно только
образование первого соленого водного горизонта. А для
объяснения происхождения второго, пресного горизонта
приходится допустить или дальнейшее постепенное просачивание
уже сильно минерализованных атмосферных вод через
толщину плотных глин, причем годы эти при подобной
инфильтрации должны опресниться, или же, что второй водоносный
горизонт где-нибудь па значительных площадях обнажается
на поверхности и атмосферные осадки проникают в пето
помимо вод первого водоносного горизонта. Первое
предположение само собой отпадает, как очевидно несообразное, потому
что при прохождении через плотные глины вода не только
не может опресниться, а должна еще более засолиться, та*к ка*к
эти глины обыкновенно содержат конкреции гипса, хлористого
натрия, мергеля и пр. Второе предположение "тоже мало
вероятно, принимая во внимание почти горизонтальное
залегание пластов; если бы даже это и оказалось возможным, то
пресные атмосферные воды медленно, благодаря малому
уклону, проникая по водопроницаемому пласту на
значительные расстояния, постепенно обогащались бы солями,
выщелачивая их из соприкасающихся соленых глин» (стр. 35—36).
Нам представляется, что случаи, описанные А. А.
Козыревым, наиболее легко и просто можно понять и объяснить,
исходя из вышеизложенных схем передвижения воды в
грунтах в парообразной форме. В самом деле —¦ наличность
горизонта (2-го) пресных вод между двумя горизонтами (1 и 3)
соленых свидетельствует с полной очевидностью об
отсутствии непрерывной динамической связи между жидкими
родами этих горизонтов. Вполне разделяя соображения
Козырева, что в условиях наблюдений автора образование второго
пресного горизонта нельзя объяснить (такое объяснение автор
считает «маловероятным») тем, что этот горизонт «где-нибудь
на значительной площади обнажается на поверхности и
атмосферные осадки проникают в него помимо вод первого
водоносного горизонта», я полагаю, что этот горизонт мог
образоваться путем передвижения воды в грунте' в парообразной
форме и конденсацией ее в данном горизонте: превращение
воды соленых горизонтов в пар должно освободить воду от
244

солей, а конденсация образовавшегося из солевой воды пара
в несоленосных горизонтах грунта приведет к. образованию
пресных грунтовых вод, расположенных между двумя
горизонтами соленых. Наш опыт 60, схематично -представляющий
возможность образования грунтовых вод исключительно
насчет парообразно передвигающихся- вод грунта, может
разъяснить нам и наблюдения А. А. Козырева.
Несомненно, что явления, описанные А. А. Козыревым,
могут встретится в природе очень редко, но зато тем более
они ценны для теоретической разработки вопроса.
Однако можно думать, что в природе случаи образования
грунтовых вод 2, 3 и т. д. горизонтов исключительно на счет
конденсации парообразно-передвигающихся вод грунта, быть
может, и не так редки, как это могло бы казаться с первого
взгляда, Дело в том, что в настоящее время еще чрезвычайно
трудно в каждом отдельном случае решить вопрос о способе
образования грунтовой воды и поэтому весьма вероятно, что
д природе не редко могут быть случаи образования грунтовых
вод исключительно путем кюнденсаіщи (как. в наблюдениях
А. А. Козыре.ва)', .по эти случаи весьма трудно установить,
если воды вышележащего горизонта залетают в породах,
подобных по химическому составу тем породам, в которых
находятся и воды конденсационного горизонта или же: если
вышележащий горизонт залегает в пресных породах, а
нижележащий конденсационный горизонт — в ^соленых. В подобных
случаях разрешению вопроса о способе образования грунтовой
воды того или иного горизонта несомненно поможет изучение
детального режима этих вод, но и здесь мы стоим еще почти
перед открытым вопросом.
Не касаясь того, что в этом случае решающую роль
должны сыграть экспериментальные исследования (Отоц-
кий)1), следовало бы подчеркнуть, что во всех работах,
произведенных до настоящего' времени по изучению режима грун-
.товых вод, была сделана одна существенная ошибка,
а именно — режим колодезных вод принимался за режим вод
.грунтовых.
Очевидно, что это недопустимо^ и что для изучения режима
грунтовых вод необходимо организовать специальные
наблюдения с тем непременным условием, чтобы грунтовые воды не
были вскрыты, как это имеет место при наблюдениях в
колодцах. Подобные опыты намечались мною, причем наблюдение
над изменением уровня вод и над давлением воздуха в грунте
должны были производиться посредством особых лимнигра-
*) П. Отоцкнй. «Режим грунтовых вод». «Почвоведение». 1925 г.
№ 3, ст. 25.
245

фов и барографов, помещаемых в грунте. К сожалению, война
с Германией разрушила эти планы1).
Итак, «анализ явлений, с которыми приходится
сталкиваться при изучении парообразных вод грунта, приводит нас
к убеждению, что эти воды имеют огромное, а в иных случаях
и исключительное, значение в образовании грунтовых вод.
Однако было бы неправильно полагать, что грунтовые
воды образуются исключительно путем конденсации
парообразно передвигающихся вод. Явления, рассмотренные нами
в пятой главе, создают фундамент для иного рода
представлений. Там было показано, что при той или иной мощности
грунта грунт не может удержать в своих верхних слоях воды
больше, чем это соответствует максимальной молекулярной
влагоемкости данной породы и что всякий избыток воды сверх
указанной нормы под влиянием силы тяжести неминуемо
должен падать вниз в форме жидкой воды. Это падение
продолжается до водозадерживающих пластов грунта, где происходит
скопление вод и в конце концов образование грунтовых вод —
последнее в том случае, когда гидростатическое давление
скопившихся вод, делается настолько велико, что эти -воды могут
уже вытекать из грунта в его естественных или искусственных
разрезах.
Таким образом, экспериментальное изучение условий
равновесия жидких вод приводит нас к представлению, что
грунтовые воды могут образоваться и путем передвижения
в грунте жидких вод. Обращаясь к природе, мы встречаемся
с значительно более сложными условиями, чем в наших
опытах. Это относится как к первому, так и более глубоким тори-
зонтам грунтовых вод. Что касается первого горизонта
грунтовых вод, то в более или менее северных районах
происхождение его путем инфильтрации атмосферных осадков
казалось настолько 'естественным и очевидным, что инфильтра-
ционная теория была принята здесь почти всеми без всякой
борьбы, как представление само собой очевидное и, так сказать,
лишь' только регистрирующее общераспространенное мнение.
Не то случилось при более подробном знакомстве с
грунтовыми водами 'Южных районов. Здесь оказалось, что
грунтовые воды первою горизонта нередко залетают настолько
глубоко и что прикрывающие их породы бывают так сухи, что
допустить образование этих вод путем инфильтрации без
особых дополнительных разъяснений было невозможно. Но так
как эти дополнительные разъяснения до самых последних лет
дочти отсутствовали, то и создалась почва как для учения
х) Городом Одессой в 1914 г. мне было, предложено принять участие
в изучении вопроса о причинах оползней в Одессе.
246

Фолъгера, так и для представлении, развитых Высоцким о так
называемом «мертвом і'оризонте».
Фольгер и Высоцкий в своих представлениях исходили
из наблюдений над промоканием грунта, указывая, что это
промоокание незначительно и что. следовательно, воды осадков •
не достигают грунтовых вод.
Эти наблюдения Фолъгера и Высоцокго подтверждали
более ранние наблюдения, подобного же характера Сенеки, Пер-
рольта, Де-ла-Гира, Гроппа и А. Измаильского, причем
последний автор основывал свои зашгючения уже на
аналитических данных. В работе А. А. Измаильского «Влажность
почвы и грунтовая вода» мы находим целый ряд
определений влажности грунта от поверхности почвы до грунтовых вод.
Эти данные весьма интересны и потому мы остановимся на них
несколько подробнее.
Исследуя водные условия северо-западной части б.
Полтавского уезда, на границе б. Миргородского и Зеньковского
уездов Полтааской губ., Измаильский констатировал, что
«верхний уровень грунтовых вод в данной местности нередко лежит
па весьма значительной глубине». Поэтому «чтобы объяснить
себе связь, —¦ говорит автор, — существующую между
количеством атмосферных осадков и уровнем грунтовых вод,
приходится допустить, что атмосферная влага, выпадающая в виде
дождя, снега и т. д., прежде чем достигнуть этого уровня,
достепенно просачивается через всю толщу тех образований,
которые лежат от поверхности почвы до пестрых глин; таким
образом, почвенной воде в некоторых случаях приходится
просачиваться через слой в 20 арш. и более. Совершается ли
в действительности просачивание влаги атмосферных осадков
на такую глубину, и каким образом это происходит, — вот
вопросы, которые навели меня на мысль исследовать влажность
почвы от поверхности до уровня грунтовых вод» стр. 301—З?2).
Приведем некоторые наиболее интересные для нас результаты
исследований Измаильского (см. табл. на стр. 248).
«Рассматривая влажность почвы, —¦ говорит
Измаильский — от поверхности до глубины грунтовых вод, мы видим,
что (на плато) нередко на незначительной глубине почва так
суха, что решительно пет возможности допустить, чтобы влага
атмосферных осадков могла проникнуть до грунтовой воды1)»
(колодцы №№ 1, 2, з и 7). «В местностях с менее равнинным
характером регуляторами уровня грунтовых вод являются
пруды в 'Верховьях балок, воронки, разбросанные по степи, и
заросли древесной растительности, встречающиеся на поверх-
*) Курсив автора.
247

Влажность почв и грунтов от поверхности почвы до грунтовой воды
в % н сырой навеске.
»
На глубі
в см
. 71,1
142,2
213,3
284,4
355,5
426,6
• 497/7
568,6
639,9
711,0
782Д
853,2
924,3
995,4
1066,5
1137,6
1208,7
1279,8
1350,9
1422,0
1493Д
1564,2
№ 1
Дьячково
1888 г.
9,48
11,23
11,68
11,96
11,00
11,13
12,53
15,45
16,21
16,40
16,39
15,30
14,47
17,96
18,00
18,04
19,50
20,74
23,75
Вода
№ 2
Довбиш?во
1889 г.
18,25
12,96
10,34
16,22
івдз
13,15
18,83
10,57
10,66
12,19
14,16
18,26
19,86
20,53
18,80
19Д6
20,73
20,08
20,09
23,37
Вода ;
№ 3
Дьячково
1890 г.
10Д2
12,46
13,17
14,02
14,99
12,91
12,49
14,31
15,00
15,53
17,09
17,06
16,85
16,11
15,82
16,88
16,70
15,39
16,86
20,68
21,69
22,08
Вода
№ 7
Дьячково
1893 г.
11,46
11,85
12,46
14,47
13,68
15,16
15,29
14,24
14,23
13,70
13,64
13,66
14Д4
15,05
15,64
16,85
Вояа
і
№ 9
Дьячково на
дне воронки
1893 г.
21,11
21,34
19,35
22,52
22,65
20,69
18,51
, 16,78
18,31
18,43
21,34
19,26
19,35
19,85
19,97
20,43
19,67
20,29
20,41
21,09
19,98
Вода
ности степи, в которых зимою образуются большие скопления
снега»1) (стр. 312—313).
Промокание грунта до грунтовых вод в воронках видно
из сопоставления данных Измаильского для колодца за № 9
(воронка) и буровой скважины за №_ 7 (ровное место),
находящихся друг от друга на расстоянии всего 25 оаж.
Основываясь на своих наблюдениях, Измаильский пришел
к такому заключению: «едва ли можно сомневаться в том,
1) Курсив автора.
248

что грунтовая вода, которую «мы встречаем в данной местности
на пестрых глинах, всецело обязана, своим происхождением
влаге местных атмосферкнх осскИсов, успевающей всосаться
в почву z)». «Исследование влажности почвы колодцев и
специальных буровых скважин свидетельствует, что далеко не
через всю поверхность теперешней степи влага атмосферных
осадков проникает до грунтовых вод; что такое явление
совершается лишь в известных пунктах, а именно: на поверхности
совершенно ровной, лишенной балок степи, или в знакомых
нам воронках, или прудах, заложенных в верховьях балок,
если дно л руда лежит выше горизонта пестрых глин»
(стр. 316).
Таким образом, мы видим, что точное ознакомление
с (влажностью грунтов в южных районах привело
Измаильского к значительному ограничению теории инфильтрации, так
как возможность просачивания осадков была признана им
лишь на сравнительно незначительных площадях стели.
Данные и выводы Измаильского были подтверждены
Высоцким, изучившим влажность грунтов в Велико-Анадоль-
ском лесничестве (Мариупольский у. Екатеринославской губ.).
Подробное изучение влажности почв и грунта привело
Г. Н, Высоцкого к следующим соображениям 2): «Грунт
иссушается корнями растений, особенно целинных трав и лесной
растительности, на большую глубину. Количество же
просачивающейся на. плато и пологих склонах в грунт влаги таково.,
что ее 'не достает для иромачивания всего высушенного корнями
слоя. Поэтому внешняя влага проникает1 лишь до
определенной глубины (в благоприятные годы до 4 м), ниже
которой грунт остается обыкновенно более или менее иссушенным
и лишенным передвижения в нем жидкой влаги. Верхний слой
грунта (включительно с почвою) до пределов промокания
назван мною (Высоцким) живым слоем, а нижний, куда
промокание не доходит. — мертвым слоем» *)¦
«Такое отношение почвенной влаги к грунту вызывает
определенное распределение в нем растворимых в воде
соединений, причем происходят, невидимому, следующие процессы:
1) «Органические вещества (кренаты), входящие в виде
растворов с водою в подпочву, периодически вмываются
до 'нижних пределов живого слоя, где
происходит их некоторое скопление ш превращение, вследствие
недостатка аэрации в менее окисленные и более темноцветные
соединения (гуматы). Таким образом, происходит образование
на некоторой глубине так называемого гумусового (темного)
х) Курсив автора.
2) «Гидрологические и геобиологически? наблюдения в В?лико-Анадолье».
«Почвоведение» 1899, № 1, ст. 39.
249

горизонта». 2) «Гипс, которым богат наш грунт, таким же
.образом вмываегся из вышележащих слоев вниз до нижних
пределов живого слоя, где обыкновенно в том же- гумусовом
хоризонте мы находим наиболее обильные скопления его в виде
мелких кристаллов или довольно значительной величины
друз и желваков» (стр. 39).
Распределение воды в грунте Высоцкий иллюстрирует
средними данными (см. табл. на стр. 251).
Основываясь на подобных данных, Высоцкий приходит
к заключению,.что «игнорируя некоторые небольшие и
противоречивые несовпадения, мы можем смело утверждать, что
в лесу и на залежи* с глубины 4 метров находится
грунт, в котором не замечается никаких
изменений во в л а ж н о с т и ^течение круглого
года»1).
Наблюдения и соображения Высоцкого произвели
значительно более сильное впечатление, чем подобные же
наблюдения Измаилъсщго, и идея об отсутствии сквозного промачи-
вания грунта в степях, о «мертвом горизонт е»,
«лишенном передвижения жидкой влаги», приобрела у нас
всеобщее признание.
В этом отношении работа Измаильского, который раньше
Высоцкого произвел совершенно такие же наблюдения, как и
Высоцкий, не произвела такого яркого впечатления, как
удачно формулированная идея о мертвом горизонте.
Произошло это, повидимому, потому, что Высоцкий не ограничился
одним только констатированием распределения воды в
грунтах, но что одновременно с тем он сделал попытку установить
генетическую связь между водным режимом почво-грунтов,
с одной стороны-, и их морфологией — с другой.
Возможность образования второго гумусового, равно .как
д гипсового горизонтов по схеме Высоцкого, как бы взаимно
обосновала как идею «иллювия», так и наличность
мертвого горизонта. Повидимому, именно этот момент и создал
благоприятную почву для всеобщего признания «мертвого
горизонта» в наших степных грунтах.
Измаильский и Высоцкий, установив в степных грунтах
отсутствие сквозного промачивания, однако, не отвергли ин-
фильтрационной теории образования грунтовых вод, а лишь
ограничили известными условиями рельефа возможность
инфильтрации. Взгляд Измаильского на этот предмет был
цитирован выше, Высоцкий же полагал, «что кормителями
щ/птовых вод2) в степи, где совершенно отсутствуют
г) «Почвоведение», 1899. № 3 стр. 172.
'-) Курсив Высоцкого. «Почвоведением 1900. № 1, стр. 28.
250

Влажность почвы и грунта в % (к сырой почве).
Глубина
в м

Поверхность
0,7
0,25
0,5
0,75
1,0
1.25
1,5
1,75
2,0
ч 2,25
2,5
2,75
3,0
3,25
3,5
3,75
4,0
4,25
4,5
4,75
5,0
5,25
5,5
5,75
6,0
6,5
7,0
7,5
8,0
Л
е
Май
25,2
24,6
24,4
22,4
20,0
18,3
17,8
17,0
- 16,7
15,6
—
14,8
15,4
14Д
15,3
16,5
15,2
12t6
с
Октябрь
12,7
12,8
12,6
12,8
12,3
12,2
12,4
12,7
12,0
12,3
14,1
и
*,9
18г2
18,3
17,8
16,2
15,9
14,8
14,1
13,6
—
13,6
13,0
13,3
12,9
12,8
13,3
13,4
13,2
13,0
'
3 а
л е
Май
21,8
24,1
22,8
21,3
19,0
18,2
17Д
16,3
15,8
15,7
15,9
16,7
16,6
* 16,5
15,8
15,9
16,7
16,8
j
Ж Ь
Октябрь
16,7
• 15,0
16,3
15,7
15,7
14,8
15,1
15,0
15,6
15,3
15,8
IE
>,6
11,5
18,1
16,9
16,2
15,8
15,4
14,7
14,5
—
13,1
15,0
15,1
15,2
15,2
15,1
16,0
16,0
—
.

Продолжемие.
Глубина
в м
8,5
9,0
9,5
10,0
10,5
11,0
11,5
12,0
12,5
13,0
13,5
14,0
14,5
15,0
15,5
16,0
16,5
17,0
17,5
18,0
18,5
19,0
19,5
20,0
20,5
Лес
Май
Октябрь
13,3
12Д
13,3
13,5
14,6
14,9
13,3
13,4
13,6
13/7
15,6
16,0
15,0
16,0
15,8
15,7
17,4
18,0
17,5
18,5
18,3
¦—
18,3
14,0
(глина с хрящ?м)
17,9
3 а
л е ж ь
Май
Октябрь
15,7
15,5
15,3
15,2
16,1
?А
16,8
16,5
34,3
16,2
15,1
16,7
15,1
19,8
(близко вода)
252

замкнутые изолированные углубления (условия Велико-Ана-
долыокого участка), являются вершинные балочные
лощины»... Таким образом и Измаильский и Высоцкий
ограничили область питания грунтовых вод почти
исключительно пониженными частями рельефа, так как идеально
ровные плато, где, по Измаильскому, также должно было бы
происходить сквозное промачивание грунта, .встречаются
вообще очень редко.
Тем не метаее объективные наблюдения названных
авторов иодвели «солидный фундамент иод учение Фольгера, дав
в руки фольгерьянцев прекрасный материал для
отрицательной критики теории инфильтрации. Тажое положение дела
очень хорошо формулировал П. В. Отоцкий1), указав, что
именно4«те русские исследователи (Измаильский и Высоцкий),
которые нанесли особенно тяжелый удар теории инфильтрации
открытием на степной равнине между поверхностью почвы и
уровнем грунтовых вод слоя грунта почти предельно сухого
J круглый год, являются в то же время адептами этой теории»
(ст. 5).
В самом деле, только полным отсутствием положительных
сведений о механизме инфильтрации, с одной стороны, и
«очевидной» наличностью в южных районах «мертвого горизонта»—
с другой можно объяснить то обстоятельство, что отвергнутая
вначале теория Фольгера шовь трактуется без всяких
изменений в труде проф. К. Кейльгака2), как одна из (двух) теорий
образования грунтовых вод.
Интересно то, что никем из исследователей, указавших на
отсутствие сплошного ігромачивания грунта, не было сделано
пшшдаи точно установить тот предел сухости грунт, при
-котором движение воды вниз делалось бы невозможным. А между
тем: этот вопрос не настолько прост и очевиден, чтобы его
можно, было разрешать на глаз. Ведь могло бы оказаться и
так, что при универсальном действии силы тяжести этого
предела не было бы совершенно, и 'вода независимо от степени
влажности грунта всегда бы двигалась вниз. Чем, например,
руководствовался Измаильский, говоря, что в степи, где
влажность грунта на глубине от 7 до 8,5 м была 10—15%, «почва
так суха, что решительно нет возможности допустить, чтобы
влара атмосферных осадков могла проникнуть до грунтовой
¦воды» и в то же время «с некоторою вероятностью»
промачивание уже допускается для колодца, где на глубине 4 м
влажность почвы достигает 17%?
х) Гидрологический Вестник. № 1. 1915 г. «Современные проблемы
научной гидрологии»,
2) «Подземные воды и источники». Перевод под редакцией П. В. Отоц-
кого 1914,
253

На это мы -не найдем ответа ни у Измаильского и
Высоцкого, ни у Фолъгера, Де-ла-Гира и др. авторов.
Этот важнейший вопрос для обеих теорий, ¦— теории
инфильтрация и Фольгера, — разрешался исключительно на
основании субъективных впечатлений. Едва ли даже
следовало бы указывать на всю ненормальность такого положения
вопроса, и лишь в виду того огромного исторического значения.
какое ему суждено было сыграть в интересующейся нас
проблеме, мы на двух примерах иллюстрируем тот риск и ту
несообразность, с которыми можно встретиться при
субъективной оценке явлений, природа которых нам неизвестна даже
в самых общих чертах.
Если бы в нашем опыте 41 сравним на-глаз
влажность песка в трубках I и II на выоеГге 120—200 см, то
впечатление будет настолько слабым, что и в том и другом
случае песок был бы назван слегка влажным, способным еще
много поглотить и удержать воды, прежде чем она могла бы
начать двигаться вниз, так как для этого требуется
сравнительно высокая влажность, о чем свидетельствует влажность
песка в нижних частях трубок. Это впечатление едва ли
изменилось бы, если бы сравнение влажности песка было
основано вместо глазомера на аналитических данных, ибо почему,
в самом деле, было бы основание полагать, что при 2%
влажности вода не будет передвигаться вниз, а при 3% такое
передвижение должно быть обязательно, когда влагоемкостъ
нижних слоев песка равна 15%?
Иные результаты и результаты, совершенно точные и
определенные, мы получаем при изучении системы
равновесия воды в грунте. Опыт 41 в связи с другими нашими
опытами не оставляет в нас никакого сомнения, что
небольшой избыток влаги в трубке 11 обязательно стечет, так как
его присутствие нарушает определенную систему равновесия,
причем воды стечет столько, что в верхней части колонны мьт
получим влажность, соответствующую максимальной
молекулярной влагоемкости данного грунта.
Таким образом, вместо столь неопределенных определений,
как «почва так суха» (Измаильский), мы вводим понятие
с вполне определенным физическим смыслом, поддающимся
анализу и проверке.
Другой пример, иллюстрирующий всю неопределенность
донятий—«сухой» или «влажный» грунт, нам дает опыт 48.
В самом деле, здесь один и тот же песок с одной и той же
•влажностью оказывается то настолько сухим, что вода из него
/ совершенно не вытекает (10-см. колонна), то настолько
влажным, что вытекание воды происходит в значительных
количествах (140^см. колонна). И здесь дело не в степени влаж-
254

ности песка, а во всей совокупности сил. действующих на- воду,
находящуюся в песке.
Изучение этих сил, равно как и систем их равновесия
и должно составлять одну из главнейших v задач гидрологии.
Следует, однако, отметить, что и сам автор «мертвого
горизонта» Г. Н. Высоцкий, невидимому, не представлял
мертвый горизонт как абсолютно непроницаемый для воды слой.
Обсуждая судьбу оолей в степных грунтах, Г, Н. Высоцкий х)
уже не так категоричен, как в главе, трактующей о влажности
грунтов: «Да и существует ли в пашем грунте, — говорит
автор, — такой абсолютный предел, за которым все замирает
на,веки вечные и ни единая частица ни воды, ни солей не
-способна уйти «с. места своего бесконечного заключения в
пределах мертвого горизонта»?
Указывая на пестроту водных условий в живом горизонте
степей, Высоцкий, как бы в ответ на поставленный вопрос,
замечает, что «все это не могло не отзываться на изменении
влажности верхних частей мертвого горизонта. Оставшаяся
неизрасходованного в период более влажных годов влажность
нижних частей живого слоя также не могла не проникать в
соседние части мертвого слоя, если они сильно бьщи иссушены
раньше, потому что нет того предела обеднения, при котором
два вплотную прилегающие слоя однородного пористого тела
различной влажности не поделились бы 2) в более или менее
продолжительный орок своим достоянием самым
добросовестным образом 3). Да и могу ли я утверждать, что живой слой
промокания никогда не переходит 4 или 4% м... и что
глубина в 5 м уже навсегда принадлежит мертвому слою, без
права и ¦.возможности когда-нибудь омыться живительной
струей».
Однако эти значительные оговорки остались как-то
незамеченными, тогда как идея о мертвом горизонте, как
о горизонте, где отсутствует движение жидких вод, завоевала
прочное положение.
х) «Гидрологические и гео-биологич?ские наблюдения в Велико-Ана-
додье». «Почвоведение». 1900 г. № 2. Стр. 10—111.
2) Курсив мой.
3) Между прочим, отметим с какой осторожностью следует пользоваться
обычными житейскими выражениями при описательном изложении явлений,
поддающихся точному физическому исследованию: как, например, понимать,
«поделились бы... самым добросовестным образом*? Повидимому, это
означает обязательное уравнение влажности... Но опыты главы У указывают
нам полную недобросовестность грунта в смысле распределения в нем влаги.
То же мы находим и у Измаильского, который говорит о «дружеской отдачі»
воды. Нет ничего более вредного в естественно-исторических исследованиях,
как подстановка, вместо неизвестных еще физических сил и явлений,
обычных житейских выражений, подкупающих своей простотой, но в то же
время лишенных всякого физического смысла.
255

История вопроса о сквозном промачивании грунта, равно
как и о мертвом горизонте, заслуживает большого внимания
ш чисто методологическим соображениям.
В самом деле, в борьбе двух теорий — инфильтрационной
и теории Фольгера то или иное решение этого вопроса имело бы
важнейшее значение. И тем не менее в течение почти 40 лет
¦к решению его не был приложен экспериментальный метод.
Результатом этого было то, что теория инфильтрации как бы
потеряла под собою почву, так как у нее не б^іло> сил
бороться с соображениями фольгерьянцев, опиравшихся
на столь очевидные аргументы как «сухость» грунта.
С другой стороны и теория Фольге fa, также лишенная
экспериментальной опор?і и подрезанная в своих основаниях
Ганном, не была способна к, развитию.
Таким образом, создалось то исключительно
неблагоприятное положение, когда два учения, взаимно исключавшие
друг друга, могли противостоять одно другому в течение
почти 40 лет. что является большой редкостью в
естествознании.
Весьма вероятно, что благодаря описательному методу,
господствующему в гидролотии и по настоящий день,
гидрологами не было «обращено в -свое время внимания на
определение влагоемкости по методу Майера, в 'котором собственно
говоря, было уже заложено правильное; основание
инфильтрационной теории- И только в самое последнее время
П. Коссовичх) воспользовался опытом Майера для
гидрологических целей, став в своих рассуждениях на
правильный путь.
Исходя из распределения воды в длинных четочных
капиллярных трубках, Коссович полагает, что здесь «мы имеем
схематическое представление размещения воды в очень
высокой однородной почвенной колонне, омоченной водою сверху,
после того как последняя пришла в равновесие» (стр. 189).
Еще ближе к почвенным условиям, ш> мнению Коссоеича,
должно быть распределение воды между двумя
гофрированными пластинками. «Если такие сближенные пластинки
опустить в воду, то последняя подымется между ними
приблизительно <на высоту, которая ... определяется н а и б о л ь-
ш и м р а с с т о я н и е м между внутренними плоскостями
пластинок». «Введем же теперь воду, — говорит автор, —
•между двумя такими же пластинками сверху и дадим воде
прийти в равновесие; вода в этом случае остановится внизу
укежду пластинками на той же высоте, как и в предыдущем
юлучае, но, кроме того, она задержится в виде оторванных ка-
*) Краткий курс общего почвоведения. 1912 г.
256

•лель между сближенными частями пластинок» (стр. 189). Эти
явления иллюстрируются Коссовичем рисунком, воспроизво-
дамым нами (рис. 24).
Представим теперь целый ряд таких пластинок «весьма
различных по сближенности и по внутреннему рельефу» и,
налив на них воды сверху, выждем, пока вода не придет
в равновесие, то «очевидно», говорит автор, что «вода
задержится на всю высоту пластинок, какой бы
длины они ни были, и при исследовании количества
воды, задержавшейся между всеми пластинками, мы
найдем, что сверху до известной высоты количество
воды на различных высотах будет приблизительно
одинаково, а именно, до той высоты..., до которой
вода поднялась под влиянием капиллярных сил (при
опускании пластинок в воду); начиная же с этой
высоты, количество воды между пластинками
начнет увеличиваться книзу» (стр. 189).
J П. Коссович полагает, что его теоретической схеме
вполне отвечает распределение воды в высоких
колоннах грунта, причем он ссылается на известные
уже нам опыты Майера, аналогичные опыты Кинга
и на опыт Г. Н. Бона, произведенный в его
лаборатории.
На основании такого совпадения своих
теоретических предпосылок и данных опыта, Коссович дает
определение наименьшей, относительной и
наибольшей влагоемкости почв. Под наименьшей влагоем-
костью почв, которая в настоящий момент только и
будет нас интересовать, Коссович.' понимает
«способность почвы удерживать воду на высоте, до
которой не достигает капиллярная вода,
находящаяся в непосредственной связи с грунтовой во- рис> 2±.
дои нижних почвенных слоев; величина ее не
зависит от высоты положения почвенного слоя,
напротив она одинакова па различных высотах; влажность
почвы, соответствующая наименьшей влагоемкости, не
способна передвигаться в почве х).' Переходя от этих чисто
физических соображений и опытов в область гидрологии,
Коссович обращает» внимание на то, что для того, «чтобы по
возможности, ясно представить себе размещение и передвижение
воды в почве при естественном ее залегании, полезно, хотя бы
теоретически, отделять в почве влагу, которую почва
удерживает в себе, когда вода пришла в ней в равновесие, от той
влаги, которая находится в почве1 сверх влаги первой кате-
1) Курсив мой.
Почв, н грунтовые воды 17
257

горшг», причем автор указывает, что эта влага второй
категории, независимо от ее количества, «должна спуститься вниз
и вся присоединиться к грунтовой воде» ...
Соображение П. Коссовича о необходимости- при
гидрологических исследованиях считаться с равновесием воды в
грунтах следует считать серьезным шагом вперед в развитии
гидрологического мышления. Вообще говоря, эта идея не нова и
в гидрологии, поскольку с нею обычно приходится встречаться
в гидротехнике, но там дело касается всегда уже грунтовых
вод, т.-е. вод, заполняющих івсе или почти все поры грунта и
ігде имеют силу обычные более или менее видоизмененные
законы гидростатики и гидродинамики. Коссович же указал на
необходимость изучения равновесия воды в грунте вообще, где
часто влажность бывает очень низка и далеко не достигает
полной влагоемкюсти.
Что касается теоретических соображений Коссовича, то,
по нашему мнению, в них имеются две существенных ошибки:
1) влажность, соответствующую наименьшей влагоемкости
грунта, нельзя представлять, согласно схеме Коссовича, как
влажность аналогичную той, которая удерживается в
суженных частях четочных капиллярных трубок, или между гоф-
фрированными пластинками, и 2) утверждение Коссовича, что
«влажность почвы, соответствующая ее наименьшей влагоем-
лшсти, не способна передвигаться в почве», — не верно.
Так как свои теоретические соображения Коссович
основывал и подкреплял опытами Майера, Кинга и Воча, анало--
гичными -с нашими опытами в высоких песчаных колоннах, то
очевидно, что наименьшая влагоемкость Коссовича есть то же
самое, что наша максимальная молекулярная влагоемкость.
Было уже указано выше, что максимальная молекулярная
влагоемкость соответствует той влажности, которая
удерживается почвой благодаря силам сцепления между частицами
почвы и воды. Мы видели, что> эти силы велики и что даже
очень энергичное центрофугирование не может удалить из
почвы этой влаги. G другой стороны, — изучение
распределения воды в грунтах, различной мощности и различного
характера но составу своих механических элементов, показало,
что на поверхности раздела (порода—воздух или же место
соприкосновение породы А с породою Б) развиваются
поверхностные силы, благодаря чему почва может удержать в себе
воды больше, чем это соответствует ее максимальной
молекулярной влагоемкости (нижний влажный слой во всех наших
опытах с высокими колоннами песка, а также опыты с
разнородным грунтом 45, 46 и др.). В то же время опыты с песком и
супесью показали, что эти поверхностные силы, развивающиеся
на поверхностях раздела, сравнительно невелики, о чем сви-
258

детельствует незначительная высота влаЭкного слоя при
равновесии тюды в высоких песчаных колоннах, гидростатическое
давление которого равно интересующим нас поверхностным
силам, как в этом легко убедиться из опытов 30, 31>
32 и т. п.
Опыты с центрофугированием подтверждают это
соображение, показывая, что величина сил, развивающихся на
поверхностях раздела, не велика (в песке и супеси) и что центро-
фугироівание удаляет из почвы всю 'воду, удерживаемую
почвой, благодаря этим силам, причем действие
центростремительной силы как бы прекращается в тот момент, когда влажность
почвы становится соответствующей максимальной
молекулярной влагоемкости.
В схеме Коссовича наименьшая влагоемкость
соответствует той влажности, которая удерживается почвой благодаря
поверхностным силам менисков, образующих поверхность
раздела — вода — воздух, силам, как мы видели, сравнительно
небольшим, не могущим удержать воду в почве при центрофу-
гировании. Поэтому схема Коссовича скорее могла бы дать
представление об образовании влажното слоя внизу высоких
колонн грунта или об образовании увлажненного слоя
на границе двух разнородных слоев (см. опыты 45, 46), но она
не может объяснять нам причин, обусловливающих
наименьшую влагоемкость почв, так как в этом случае она стоит в
противоречии с опытом (цетрофугирование).
Что касается утверждения Коссовича, что влажность почв,
соответствующая наименьшей влагоемкости, неспособна
передвигаться в почве, то следует заметить, что это весьма
важное положение, с одной стороны, не было обосновано автором
ни теоретически, ни опытами, а с другой — оно не отвечает
фактам, каік это видно из опытов 10, 11, и 12,
совершенно определенно показывающих, что почвенная влага
в пределах между влажностью, соответствующей
максимальной молекулярной влагоемкости и максимальной
гигроскопичности, передвигается из слоя более влажного" в слой менее
влажный.
Вели бы согласиться с рассматриваемым положением
Коссовича, то на основании наших опытов оказалось бы, что
наименьшая влагоемкость почвы совпала бы с наибольшей
их гигроскопичностью, так как только гигроскопическая вода
не передвигается в почве в жидком состоянии.
Таким образом, теоретические соображения Коссовича не
соответствуют фактам и на них нельзя, следовательно,
опираться в дальнейших работах.
Итак, разбор работ Высоцкого, Измаильского и Фольгера
с его предшественниками и последователями показал нам, чтр
17*
259

утверждение этих авторов об отсутствии сплошного промачи-
вания грунта до глубины первого горизонта грунтовых вод
совершенно ни на чем не основано.
«Сухость грунта», которую наблюдали названные авторы,
не является достаточным аргументом в пользу их воззрения,
так как никем из них не была установлена та степень
влажности, за пределами 'которой движение воды иод влиянием
силы тяжести останавливается.
В этом вопросе нам рисуется иная -картина.
Рассматривая распределение воды в степных грунтах
с точки зрения равновесия воды в высоких почвенных
'колоннах, мы должны, шшидимому, признать, что в верхних
слоях грунта, где" наблюдается сравнительно невысокая
влажность, и где отводилось место мертвому горизонту, — мы имеем
влажность, соответствующую максимальной молекулярной
влагоемкости степного грунта. Такое положение должно
создаться неизбежно в виду того, что осадки, хотя бы и не в
значительной своей части, уходя из года в год из сферы
деятельности корней и, следовательно, увлажняя глубокие слои
грунта, должны распределяться в нем, согласно схем рас-
. пределения воды в момент равновесия в высоких колоннах
грунта (см. передвижение воды под влиянием силы тяжести).
Картина остается неизменной, если мы рассмотрим
интересующее нас явление и с совершенно иной точки зрения.
В самом деле, в толще грунта, где наблюдается 'капиллярное
поднятие грунтовой воды первого горизонта, влажность грунта
будет значительно выше его максимальной молекулярной
гигроскопичности. То же самое наблюдается и в почве (до
глубины 1—4 м) в течение большей части года, а именно —
второй половины осени, зимы и весны. При таких условиях
и при геологическом масштабе времени промежуточные слои
грунта неминуемо должны увлажниться до максимальной
молекулярной влагоемкости, благодаря передвижению воды снизу
и сверху г) под влиянием молекулярных сил (см. опыты
22—25).
Развитое представление в настоящий момент еще нельзя
считать строго доказанным, так как для этого необходимо
установить величины максимальной молекулярной
влагоемкости степных грунтов и затем уже сравнить эти данные с
наблюдаемой в природе влажностью. Тем не менее изложенная
выше схема весьма вероятна, если принять во внимание всю
совокупность гидрологических условий в наших степях. Усло-
1) Если бы даже почвенные воды и не могли принять участия в раз-
- сматрива?мом процессе, будучи перехвачены корнями растений, то явление
осталось бы неизменным и при одностороннем движении воды снизу.
260

бия эти таковы: 1) глубокое залегание грунтовых вод, 2)
большая мощность однородного грунта, 3) небольшое количество
осадков при сильном расходе почвенной воды растениям и
благодаря испарению почвой.
Сочетание -первого и второго условий необходимо в виду
мелкоземистости степного грунта, так -как в мелкоземистых
породах влажность, соответствующая максимальной
молекулярной влагоемкоети, может наблюдаться лишь на
значительной высоте над уровнем грунтовой воды. Например, в нашем
¦опыте (36) с лесом на высоте 3 м мы еще не имели влажности,
соответствующей максимальной молекулярной влагоемкоети.
Условие второе важно потому, что в неоднородном грунте
на границе разнородных слоев вода может удерживаться
в больших количествах, чем это соответствует максимальной
молекулярной влагаемкости породы, как это видно из опыта 46
и из сравнения влажности лесса в опыте 36-ж и в опыте 45
(трубка 3); в опыте 36 па высоте 290 см влажность лесса,
подстилаемого лессом же, равна 21,41%, тогда как в опыте 45
влажность того же леоса и на той же высоте, но подстилаемого
уже песком, равна 25,22%. Из опыта 46 ясно, что изложенное
влияние неоднородного строения грунта может проявиться .
>лишь в том случае, если вышележащий слой мелкоземисте?
подстилающего его слоя. Обратное расположение слоев не
вызывает подобных аномалий, как это видно из опыта 43.
Необходимость третьего условия определяется следующим
обстоятельством. Если бы в . степных районах выпадало
столько осадков, что, несмотря на испарение растительностью
и почвой, почва все же круглый год имела бы влажность
большую, чем это соответствует ее максимальной молекулярной
влагоемкоети, то при мелкоземистости степных грунтов (лесс*
краснобурая глина и т. п.), а, следовательно, и при весьма
медленном в них движении воды, заболачивание этих грунтов
было бы неминуемо. Напротив, при небольшом количестве
осадков и при значительном расходе их (сток, сдувание,
испарение, транспирация растений) легко представить образование
слоя с максимальной молекулярной влагоемкостью. В самом
деле, допустим, что такой слой уже образовался, и проследим
судьбу осадков в почве и верхних слоях грунта в течение ¦ *
2 лет. Наблюдениями отдельных исследователей (Близнин,
Измаильский, Высоцкий), равно как и работами наших
опытных полей (Полтавское, Одесское, Хероонское, Донское и др.)
установлено, что в степных областях уже с конца весны до
середины или даже конца зимы влажность почвы и верхних
слоев грунта, обычно, бывает не велика: весною колеблется
около 20% и, быстро уменьшаясь летом, доходит к осени до
10—12%. Несомненно, что при мелкоземистости наших степ-
*
261

ных почв и грунтов (лесс, кірасно-бурые глины л т. п.)
влажность в 10—12% (к сухому весу) следует считать ниже
влажности, соответствующей максимальной молекулярной
влагоемкости (15—16%, см. опыт 28). Таким образом мы можем
принять, что с оконца весны и до половины или даже до конца
осени влажность почвы и верхних слоев грунта настолько
мала (ниже максимальной молекулярной влагоемкости), что
здесь невозможно передвижение воды под влиянием сг 'т.ы
тяжести. В то же время ниже этих слоев, где уже отсутствует
биологическое иссушение грунта, влажность остается неиз -
мешгой и соответствующей максимальной молекулярной
влагоемкости данной породы. В конце осени или в начале весны,
благодаря осенне-зимне-весенним осадкам почва увлажняется
настолько, что вода достигает слоя, имеющего максимальную
молекулярную влагоемкость. G этого момента начинается
неизбежное просачивание притекающих сверху вод до грунтовой
воды. Однако, такой процесс в степях, поводимому, длится
недолго. Быстрое потребление воды развивающейся весною
растительностью и энергичное испарение почвою к концу весны
уже настолько уменьшает влажность почв, что дальнейший
приток влаги в более глубокие слои грунта становится
невозможным, т.-е. опять наступает уже ¦рассмотренный нами сухой
период конца весны, лета, 'осени и иногда части зимы. В
течение этого периода в горизонтах грунта с максимальной
молекулярной влагоемкостъю -происходит отекание избыточной
влаги, попавшей сюда в зимне-весенний период, и, таким
образом, здесь вновь восстанавливается влажность,
соответствующая максимальной молекулярной влагоемкости данного слоя.
Такой процесс тем более вероятен, что период, в течение
которого возможно просачивание воды из почвы в грунт,
значительно меньше (конец осени — средина весны), чем другой
период (конец весны, лето, осень и иногда средина зимы),
когда такое просачивание бывает невозможно. Таким образом
из года в год верхние слои грунта успевают, невидимому,
совершенно освободиться от гравитационной воды и приобрести
влажность, соответствующую максимальной молекулярной
влагоемкости.
В более глубоких слоях грунта влажность должна
увеличиваться, как это обычно наблюдается при равновесии воды
в высоких колоннах грунта. Мощность такого влажного слоя
будет тем больше, чем мелкоземисгее порода грунта (сравнить
ОПЫТЫ 31, 32 И 36).
Конечно, в природе трудно ожидать столь правильного
распределения воды в грунтах, как это наблюдается в
экспериментальных условиях. Наибольшие изменения в этом
отношении обусловливаются неоднородностью грунта, когда на
262

границах разнородных слоев наблюдается повышенная
влажность (опыты 44, 45 -и 46). Однако и в таких условиях
инфильтрация поверхностных вод в глубину грунта также не
может встретить каких-либо препятствий, так, как и в
неоднородном грунте, после установившегося в нем равновесия вод,
не остается больше никаких сил, которые могли бы удержать
в нем притекающие вновь воды.
Движение гравитационных вод вниз к центру земли
продолжалось бы до своего1 предела, если бы эти воды не
встречали на своем пути преград в виде так называемых
водонепроницаемых пластов, на поверхности которых эти воды
скопляются в значительном количестве, образуя грунтовые
воды, т.-е. такие воды, которые способны под влиянием своего
гидростатического давления вытекать из грунта в его-
естественных или искусственных разрезах. Таким образом можно
представить формирование вод первого яруса путем
инфильтрации осадков.
Значительно труднее в настоящее время составить
представление о значении инфильтрации осадков в образовании
грунтовых вод второго, третьего и т. д. горизонтов.
С точки зрения инфильтрационной теории мы встречаемся
здесь с значительно более сложными условиями, чем в выше-
рассмотренных случаях формирования грунтовых вод первого
горизонта. Дело в том, что здесь один и тот же фактор
является безусловно необходимым для образования грунтовых
вод первого горизонта и в то же время он исключает
возможность образования грунтовых вод второго (и т. д.) яруса: мы
имеем в виду водонепроницаемый слой грунта, подстилающий
грунтовые воды первого яруса. Инфильтрационнал теория
разрешает этот вопрос таким образом, что разделяет области
питания и местоположение грунтовых вод второго яруса,
полагая, что в областях питания отсутствует водоупорный слой
первого яруса и что таким образом в этих местах осадки могут
беспрепятственно проникать до водонепроницаемого слоя,
подстилающего второй горизонт грунтовых вод. Следовательно,
согласно инфильтрационной теории, грунтовые воды второго
яруса формируются вполне аналогично грунтовым водам
первого яруса. Однако, мы полагаем, что такое упрощенное
представление о механизме образования грунтовых вод второго
горизонта путем инфильтрации едва ли отвечает тем условиям,
с которыми обычно ^приходится встречаться в природе. Можно
с уверенностью полагать, что инфильтрационнал теория в
интересующем нас вопросе охватила лишь самые крайние случаи,
встречающиеся в природе, тогда казс формирование грунтовых
вод второго яруса в наиболее обычных условиях осталось вне
ее поля зрения.
263

В самом деле, известны случаи, когда район питания
грунтовых вод не совпадает с их местоположением:, но
признавать за этими случаями общее значение у нас нет никаких
оснований ж можно думать, что такие случаи во>обще крайне
редки. Инфильтрационная теория, опираясь на них при
объяснении образования грунтовых вод второго горизонта, создала,
столь очевидную и упрощенную схему, что была исключена
необходимость дальнейших исследований в этой области, так
как правдоподобность ее схематической картины была очень
велика. Нам представляется, однако, что и в данном вопросе
мы встречаемся с крайним упрощением сложного явления
природы и что такая постановка его была обусловлена полным,
отсутствием эксперимента в гидрологических исследованиях.
Ближайший анализ явления показывает, что здесь необходимо
считаться с дополнительными условиями, не принятыми во
внимание инфильтращшнной теорией. Это касается прежде
всего водонепроницаемого' ложа грунтовых вод. Повидимому,
мы будем ближе к истине, если, вместо водонепроницаемости
ложа грунтовых вод вообще, примем представление об
относительной его водонепроницаемости. В самом деле, абсолютно
водонепроницаемые слои грунта — большая редкость. Это
будут или 'Кристаллические породы, или мощные толщи очень
тонких глин. Да и то в том и другом случае всегда имеются
то трещины, то сравнительно легко' водопроницаемые
прослойки.
Несомненно, гораздо чаще в природе встречаются другие
^случаи, когда для просачивания воды через тот или иной так
называемый водонепроницаемый слой требуется лишь и з-
б е с т н о е гидростатистическое давление. В е л и ч и н о и
этого' д а в л е н и я и с л е д о в а л о бы о пре делить
относительную ¦ в о д о н е п р. о и ицаемость л о ж а
грунтовых води грунтов в о о б щ е.
Понятие об относ и тельной в о д о н е п р о н и ц а е-
МО'СТ и слоев грунта весьма важно для инфильтрационной
теории, так как, пользуясь им, можно представить образование
грунтовых вод 2, 3 и т. д. горизонтов путем просачивания.
Действительно, если к данному слою грунта, в единицу
времени притекает жидких вод больше, чем просачивается
через него, то над таким слоем неминуемо должно- происходить
образование грунтовых вод, причем этот слой явится тем
водонепроницаемым слоем, который необходим - для образования
грунтовых вод по схеме инфильтрационной теории. Следует'
ожидать при этом, что здесь'нередко можно будет встретиться
с мозаичным просачиванием вод, когда через один и тот же
слой на одних участках вода будет просачиваться, а на
других такого просачивания не будет. Мозаичное просачивание
264

возможно яри наличности- волнистого рельефа в
водонепроницаемом слое, когда могут создаться такие условия, что1 только
в пониженных частях рельефа гидростатическое давление
грунтовых вод будет достаточно для просачивания; то же может
случиться и прк равнинном рельефе верхней поверхности
водонепроницаемого' слоя, если подстилающий этот слой грунт
будет иметь волнистый рельеф. Только что оказанное
схематически представлено на рис. 25.
Развитое представление об относительной
водонепроницаемости ложа грунтовых вод теоретически весьма вероятно,,
тем не менее экспериментальные исследования и здесь могут
разъяснять многие стороны дела, создав в интересующем нас
Рис. 25.
вопросе конкретное, отвечающее условиям природы
представление, взамен логически возможной, но отнюдь не
обязательной картины.
Итак, экспериментальное изучение условий равновесия
вод в высоких колоннах грунта и анализ данных о
распределении влажности в степных грунтах приводят нас к
заключению, что грунтовые воды первого, второго
.и т. д. горизонтов могут формироваться
путем п Р'О сачивания атмосферных осадков
в грунт, причем просачивающиеся вод ы
скопляются над относительно'
водонепроницаемыми слоями, к о то рые и образуют т. н.
^водоупорное ложе.'
Следует немедленно же подчеркнуть, что такой вывод
отнюдь не противоречит тем нашим представлениям, которые
были развиты по вопросу об образовании грунтовых вод путем
конденсации передвигающегося в грунте водяного пара.
В сложном процессе образования грунтовых вод
парообразное передвижение вод и конденсация их, равно как к
передвижение жидких вод под влиянием силы тяжести — это
только отдельные слагаемые, сумма которых дает нам
грунтовые воды. Исследование зависимости упругостей водяного
пара от степени влажности грунта 'и -от температуры, с одной
265

стороны, и изучение условий равновесия жидких вод в высоких
колоннах грунта с другой дают нам прочные и
конкретные основания утверждать, что грунтовые воды образуются
благодаря двум процессам: 1) конденсации
парообразно-передвигающихся вод грунта и 2) благодаря просачиванию
атмосферных осадков. Схема образования грунтовых вод согласно
вышеизложенного представлена на рис. 26.
Разрешив таким образом вопрос об образовании грунтовых
вод с качественной стороны, мы в самых общих чертах
попытаемся осветить роль каждого из вышеупомянутых слагаемых,
исходя из основных геологических и климатических
предпосылок. Остановимся сначала на первом горизонте
грунтовых вод.
Формирование этого горизонта в северных и южных
районах должно происходить при различном участии
конденсационных и инфильтрационных вод. На севере, где грунтовые
воды лежат неглубоко, где осадки выпадают _ обильно, а
испарение значительно меньше, чем в южных районах," следует
ожидать, что инфильтрационным водам принадлежит
доминирующая рать в формировании грунтовых вод первого'
горизонта. В районах, имеющих глинистый и даже суглинистый
характер, влажность грунта должна быть всегда выше
максимальной молекулярной влагоемкоети, и грунтовые воды
-благодаря капиллярному поднятию находятся здесь в постоянной
связи с почвенными водами. Что касается конденсационных
©од, то хотя здесь, как уже отмечено выше, относительное
значение их в образовании грунтовых вод первого яруса и не
велико, по сравнению с инфильтрационными водами, но тем
не менее можно ожидать, что обогащение грунтовых вод
благодаря этому процессу,по своей абсолютной величине будет
вообще значительно больше, чем в южных районах. Последнее
обстоятельство должно являться следствием того, что
термический градиент между поверхностью почвы и грунтовой водой
на севере значительно меньше, чем на юге, что и должно
вызвать более энергичное передвижение воды в парообразной
форме.
Режим грунтовых вод в этих районах должен находиться
в известной непосредственной связи с выпадающими
осадками, поскольку осадки могут сравнительно быстро принять
участие в питании грунтовых вод данного яруса. При этом
следует иметь в виду, что режим подземных вод1) в основных
своих чертах определяется, невидимому, соотношением
давлений атмосферы и воздуха грунтов (Кинг, Отоцкий) и что ш>
х) Я имею в виду «колодезные воды», так как для суждения о режиме
невскрытых подземных вод у нас нет еще никаких данных.
266

Рис. 26. Схема образования грунтовых вод.
Кружки^А, Aj и В, В,, В3 иллюстрируют давление водяного пара в почве
и грунте: чем больше кружки, тем больше давление. Стрелки показывают
инфильтрацию воды в жидком состоянии.
1. Горизонт с подвешенной водой в почве. 2. Горизонт с постоянной
влажностью (максимальная молекулярная влагоемкость). 3. Горизонт
поднимающейся капиллярной воды из первого горизонта грунтовых вод (4). 4. Первый
горизонт грунтовых вод. 5. Относительно водонепроницаемый слой,
подстилающий первый горизонт грунтовых вод (4). 6. Слой с постоянной
влажностью, как 2-й. 7. Горизонт поднимающейся каппилярной воды из второго
слоя грунтовых вод (8). 8. Второй горизонт грунтовых вод. 9. Относительно
водонепроницаемый слой, подстилающий второй горизонт грунтовых вод.
267

этому нельзя ожидать полного параллелизма между
выпадением осадков и изменением уровня грунтовых вод. Кроме
того, следовало бы также принять во внимание и другую
поправку , а именно — необходимость считаться не столько
с величиной осадков, сколько с влажностью верхних слоев
почвы, так как в этом случае мы имели бы дело только1 с той
частью осадков, которая действительно принимает участие
в местных гидрологических процессах,- и не осложняли бы
явления учетом осадков, не проникающих в почву (сток,
слушание) или утерянных ею в процессе испарения (транспирация
растений, испарение почвой).'
В южных районах — в степях и полупустынях — следует
ожидать иных отношений. Здесь грунтовые воды первого яруса
залегают на большой глубине, осадков значительно меньше,
а испарение (растениями и почвой) больше, чем в северных
районах. Поэтому здесь только небольшая часть почвенных
вод может проникнуть в жидком состоянии в грунт, причем
это происходит, невидимому, лишь в течение части года,
а именно с конца зимы до конца весны. В остальное время
¦года почвенные воды проникают в грунт только в
парообразном состоянии. Следовательно, в южных районах можно-
ожидать относительно более значительного участия
конденсационных вод в питании первого- яруса грунтовых вод. Однако, как
уже было упомянуто, выше, по своему абсолютному значению
конденсационный процесс здесь менее интенсивен, чем на
севере. Таким образом энергия питания грунтовых вод
первого горизонта на .юге должна быть меньше, чем на севере,
так как и инфильтрация и конденсация в южных районах
происходят не так интенсивно, как в северных. Другими
словами, грунтовые воды первого горизонта на юге должны быть
менее многоводны, чем на севере.
Благодаря значительной мощности грунта и возможной
неоднородности его здесь могут иногда создаваться условия
для появления временных грунтовых вод1).
Механизм образования этих вод таков же, как и вод с
постоянным горизонтом, временный же характер их
обусловливается более значительной водопроницаемостью слоев грунта,
подстилающих эти воды. В зимне-весенний период, когда здесь
,идет усиленное промокание грунта и приток воды к этим
слоям больше, чем просачивание через них, избыток
притекающих сюда вод и дает начало временной грунтовой воде. В конце
весны просачивание почвенных вод в грунт прекращается,
а вместе с тем останавливается и питание временного горизонта
г) П. Бараков. «Лизиметры и их роль в неучений свойств почвы,
обусловливающих ее плодородие». «Почвоведение» 1908. 3. Стр. 206.
268

грунтовых вод; в то же время продолжающееся просачивание
этих вод через подстилающий их -слой приводит в конце
концов к их исчезновению.
Что касается режима интересующих нас вод, то в общем
в южных районах не должно, невидимому, наблюдаться
никакой связи между положением уровня этих вод и выпаданием
осадков, поскольку осадки не изменяют давление -воздуха
в грунтах. В самом деле, опыты 41 и 42 показывают, что
гидростатическое давление не передается в грунте, имеющем
влажность, соответствующую максимальной молекулярной
влагоемкости, и что передача давления начинается только там, где
«влажность грунта делается уже выше указанной величины,
т.-е. в начале переходного по влажности слоя (см.
распределение воды в высоких колоннах грунта в момент равновесия).
(Следовательно, и в естественных условиях мы должны
ожидать, что инфильтрационные воды, проходя по тем слоям
грунта, влажность которых соответствует максимальной
молекулярной влагоемкости, не вызовут изменения в положении
уровня грунтовых вод. Это изменение может начаться только
в тот "момент, когда просачивающиеся воды достигнут
переходного по влажности слоя. Но и здесь мы должны принять во
внимание значительную медленность передачи
гидростатического давления в грунтах, как это известно из опытов
Вогнала1).
Таким образом, между моментом выпадения осадков' и
возможным изменением уровня грунтовых вод в южных
районах должно пройти, вероятно, столь значительное время, что
при наличности всякого рода дополнительных влияний
уловить интересующую нас связь будет едва ли возможно. .
Конечно, на ровных неэродированных плато, в вершинах
•балочек, в больших подах и т. п., где грунтовые воды лежат
неглубоко и где отсутствует слой, влажность которого
соответствовала бы максимальной молекулярной влагоемкости
грунта, — в этих местах возможна более непосредственная
связь между выпадающими осадками и изменением уровня
грунтовых вод первого горизонта, подобно тому как это
должно быть в северных районах.
Иная будет картина при сильной эрозии степи и,
следовательно, при увеличении стока дождевых и талых вод, где
А большой вероятностью можно ожидать, что почвенные воды
будут полностью расходоваться благодаря испарению
растениями и почвой. В таких случаях первый горизонт
грунтовых вод будет питаться исключительно на счет конденса-
:) В отчал. «Движение паеоки в растениях». Здесь приведена и
литература.
269

ционното процесса. Следовательно, здесь мы чаще всего можем
ожидать совпадения положения верхнего*) уровня
грунтовых вод с 'слоем постоянной годовой температуры, что
нам нередко и приходилось наблюдать в б. Харьковской и
Херсонской губ., где на эродированных плато грунтовые
вода обычно залегают на глубине 16—20 м, на той же самой,
где должен находиться и слой с постоянной годичной
температурой.
Чем южнее и восточнее расположен район, тем чаще могут
встречаться только что описанные условия. Однако, в
полупустынях, где благодаря небольшому количеству осадков
отсутствие промачивания грунта могло бы иметь общее
значение, мы встречаемся с противоположным фактором,
а именно — с большей равнинностью рельефа. В виду этого
a priori здесь невозможно предвидеть — происходит лн в
данном случае питание грунтовых вод путем инфильтрации
осадков или же грунтовые воды образуются здесь исключительно
конденсационным путем.
В пустынях с глинистыми почвами и грунтами, где
количество осадков не велико, а транспирация растительного
покрова и непосредственное испарение воды почвами достигает
наибольшего значения, возможно образование постоянного
мертвого горизонта. В этих случаях грунтовые воды первого
горизонта образуются исключительно на счет конденсацион-
'Ных вод, согласно схеме опыта 60 (зона РК).
Поэтому можно ожидать, что в пустынях интересующие
нас воды должны быть сравнительно маловодны, так как здесь
отсутствует инфильтрация осадков — один из двух процессов,
дающих начало грунтовым водам первого яруса. Что касается
режима этих вод, то здесь связь с осадками должна быть
только косвенная, поскольку выпадение осадков может
отражаться на давлении почвенного воздуха. Следует ожидать,
что в летний период уровень рассматриваемых вод будет выше,
чем в зимний период, так как летом приток пара ,к слою с
постоянной годовой температурой должен быть больше, чем
зимою. Однако такое повышение уровня грунтовых вод-
первого яруса, обусловливаемое энергией питания, может быть
маскировано одновременным более значительным понижением
при соответствующем соотношении давлений почвенного и
атмосферного воздуха.
!) Нижний уровень должен покоиться на относительно
водонепроницаемом слое; если горизонтальное движение грунтовой воды не велико, то
возможно, что весь грунт между водонепроницаемым слоем и линией
постоянной годичной t будет заполнен водой и тогда должно наблюдаться
полное совпадение пололсения верхнего уровня грунтовой воды с слоем
постоянной годовой температуры.
270

Рассмотренные нами соотношения между грунтовыми
водами первого яруса и климате-геологическими условиями
представляют лишь самую общую идеальную схему. В природе
мы встречаемся с гораздо более пестрыми и сложными
картинами. Это происходит благодаря трем основным факторам:
-рельефу поверхности, песчанистости почв и грунтов и,
наконец, неоднородности грунтов.
В пониженных частях рельефа, куда осадки стекают
с более или менее значительных водосборных площадей,
наблюдается такое скопление воды, что здесь, независимо от
количества выпадающих осадков вообще, грунт должен
испытывать сквозное и всегда более или менее энергичное
промачиваиие.
То же самое должно происходить и на площадях с
песчанистыми почвами и грунтами, благодаря незначительной
максимальной молекулярной влагоемкости песков и быстрому
просачиванию через них осадков.
Наконец, неоднородность грунта самым решительным
образом отражается на распределении влажности в нем
(см. опыт 46), что в районах с быстро меняющимся характером
грунтов (как, например, в местах развития морен) .должно
создавать и весьма пестрые гидрологические условия.
Так как только • что перечисленные факторы весьма
обычны, то ¦совершенно очевидно, насколько сильно они
могут изменить нашу идеальную схему. Если добавить к тому же,
что мощность грунтовых вод, равно как и быстрота их двиясе-
ния сильно варьируют в связи с изменениями величины
механических элементов грунта и уклоном водонепроницаемых
пластов, то мы будем недалеки от истины, если признаем за
нашей схемой лишь значение руководящей, основной идеи,
дающей возможность путем изучения тех или иных
отклонений лишь ближе и быстрее подойти к познанию местных
гидрологических условий.
Подобные схемы отнюдь не могут заменить необходимости
изучения конкретных гидрологических условий, что должно
явиться, по нашему мнению, задачей гидрологических
станций1).
Обращаясь ко 2-му горизонту грунтовых вод, мы можем
здесь ожидать, согласно условиям его образования, следующих
особенностей.
Поскольку в питании этого горизонта принимают участие
ювеиильные воды, энергия питания его не зависит ни от
осадков, пи от времени года и, следовательно, с данной стороны
дебет этих вод должен быть постоянным.
1) А. Ф. Лебедев. «Об изучении почвенных и грунтовых вод>.
Мелиорационный жур :ал Л1; 2. 1914 г.
271

Однако, как было выяснено выше, в образовании &>д
второго горизонта могут принимать участие и воды первого
горизонта. В виду этого можно было бы ожидать некоторой связи
между поведением вод аіервого и второго яруса, поскольку
питание второго яруса зависит от полноводности первого
горизонта. Однако медленность просачивания воды в" связи
•с более энергичными влияниями, обусловливаемыми
изменением давлений воздуха в грунте и в атмосфере, могут
маскировать и эту связь. Таким образом дебет грунтовых вод
второго горизонта должен быть постоянным, поскольку он
зависит и от энергии 'инфильтрации івод первого яруса. Такое
постоянство дебета источника, берущего начало в грунтовых
-водах 2-то горизонта, констатировано нами в Одессе, в т. н.
Рашковском фонтане, дебет которого измерялся с июня по
декабрь посредством 'самопишущего водомера.
Максимальные отклонения названного источника за
неделю в дебете достигали за указанный период 1%, причем эти
отклонения всегда совпадали с более или менее резкими
изменениями давления.атмосферы в течение недели,
предшествовавшей моменту наблюдений1). За весь период, наблюдении
амплитуда в дебете источника достигла 1,6%. Однако, при
постоянстве дебета источников, вытекающих из грунтовых вод
второго .горизонта во> времени, эти воды, со стороны своей
полновоДггости, должны представлять довольно пеструю
картину в пространстве, изменяясь в связи с изменениями
термического градиента, равно как и с изменением
водопроницаемости ложа первого и второго яруса грунтовых вод.
Теоретически предвидеть эти изменения невозможно.
Заканчивая наше исследование, остановимся на.
главнейших его результатах.
Эти результаты можно формулировать различно: то в виде
тех. или иных более или менее широких каршн, рисующих нам
в целом жизнь почвенных и грунтовых вод, то в виде
отдельных теорем, охватывающих по возможности простые
изолированные физико-химические явления, являющиеся отдельными
звеньями весьма сложного к быстро изменяющегося в
пространстве процесса.
История вопроса нам показала, что в прошлом
интересующая нас проблема разрешалась почти всегда в целом, причем
нередко теории строились чисто дедуктивно. Результатом этого
было как слабое развитие вопроса, так и создание таких
теоретических представлений, которые взаимно исключали друг
друга.
*) Следует иметь в виду, что в эти отклонения включается и ошибка,
связанная с точностью работы прибора.
272

Таковы, например, инфильтрационная теория и теорий
Фольгера. Безрезультатный спор между этими двумя
взглядами продолжался около 40 лет, но это не подвинуло вопроса
вперед. Обе эти теории были сильны своей отрицательной
критикой, но как одна, так и другая почти не имели
положительного учения или же таковое противоречило
элементарным физическим предпосылкам.
Наше исследование показало, что теория Фольгера не
верна и что инфильтрация осадков возможна даже в тех
случаях, когда грунты кажутся очень сухими. Однако над*
хотелось бы подчеркнуть с особой силой, что такой
результат не следовало бы понимать как торжество той
инфильтрационной теории, которая оспаривала свои права у теории
Фольгера. Я хочу этим сказать, что здесь мы имеем
случайное совпадение результатов нашего исследования с
догматической теорией инфильтрации, но на этом и кончается
торжество старой инфильтращшнной теории. Дальше
начинается глубокое различие, сущность которого заключается
в том, что инфильтрациойная теория Марка Витрувил Пол-
лип, Мариотта и др. не имела внутреннего
естественно-исторического содержания, тогда как* наши представления'об
инфильтрации резюмируют весьма сложные явления равновесия
воды в почвах и грунтах. Коренное различие в сходных
результатах нашего исследования и инфильтрационной теории
заключается в методе исследования: инфильтрациойная
теория только констатировала очевидный факт, что на почву
падают осадки и что в грунте имеются воды, совершенно
произвольно далее полагая, что грунтовые воды образовались
на счет просачивающихся осадков; самый процесс
просачивания осадков никогда не интересовал инфильтрацион-
ную теорию, поэтому и создалось весьма редкое положение,
когда теория трактовала о процессе, ей совершенно
неизвестном, что и привело в конце концов к учению без
внутреннего содержания. В своих исследованиях мы
пользовались иным методом — изучались сложные условия равновесия
воды в почве и лишь как результат такого изучения перед
нами выяснилась возможность в определенных условиях
инфильтрации осадков. То, что для инфильтрационной теории
было первоначальной исходной предпосылкой, в наших
представлениях явилось как резюме довольно сложных
исследований. И поскольку последние описывают и разъясняют
известные явления и процессы, постольку наша теория
инфильтрации осадков резко отличается от инфильтрационной
теории. ¦ ¦ ! , ";
Но оставим этот чисто методологический вопрос и
возвратимся к вопросу об образовании грунтовых вод.
Почв и грунтовые воды 18 27S

Здесь нам приходится занять особую, так бйазать,
примиряющую позицию. Наше исследование показало1, что
,в образовании грунтовых вод принимают участие как кон-
денсационные воды, так и осадки, благодаря возможности
инфильтрации их в глубину грунта. Эти процессы протекают
в обычных условиях независимо друг от друга. Вероятнее
всего, что в природе'гидрологические условия складываются
таким образом, что грунтовые воды образуются благодаря
совместному действию указанных процессов.
При этом следует иметь в виду, что конденсационный
процесс ., является процессом универсальным, имея место во
всех широтах и при всяком строении грунта, тогда как
возможность инфильтрации ограничивается свойствами грунта и
климата, вероятно, не редко. Значение грунта в этом
отношении особенно велико для генезиса грунтовых под 2, 3 и т. д.
горизонтов, где недостаточная водопроницаемость водоупорного
ложа, подстилающего первый горизонт, создает условия для
образования упомянутых горизонтов исключительно путем
конденсации ювенильных вод.
Что же касается влияния климата, то оно отражается
особенно «илйно на генезисе первого горизонта грунтовых вод,
причем здесь мы встречаемся с весьма интересным явлением;
климат знойных пустынь и климат крайнего севера, где
господствует вечная мерзлота грунта, приводят к одному и тому fee
результату — к отсутствию просачивания осадков. Таким
образом в этих крайних вариантах климатических условий
грунтовые воды первого яруса образуются, по-видимому, только
^конденсационным путем. Тем не менее генезис этих вод
различен, потому что на севере первый горизонт грунтовых вод
обязан конденсации только ювенильных вод, тогда как в
пустынях в его образовании принимают участие и вадозные воды,
передвигающиеся в парообразной форме из почвы и верхних
слоев грунта к слою с постоянной годовой температурой.
Интересно здесь, отметить возможность связи ювенильных
вод с грунтовыми льдами в областях вечной мерзлоты. На эту
связь обращает внимание Ф. Нансен в своей книге «В страну
будущего» (стр. 404). «Размышляя о залегающих в почве
•Сибири ледяных слоях, — говорит Нансен, — я пришел к тому
заключению, что большинство ходячих объяснений этого
явления неправильно. Эти слои не могут явиться остатками
древних ледников, каким-то образом уцелевшими и занесенными
сверху песком и глиной. Не могли они образоваться и путем
замерзания вод, разлившихся по поверхности во время
наводнения, и потом, при новых наводнениях, занесенных сверху
песком и глиной. Ледяные слои должны были образоваться
в глубине почвы, там, где находятся сейчас, при том не могут
274

быть более древнего происхождения, нежели верхние слои
песку и глины. Последнее подтверждается также тем, что
в этих верхних слоях находятся остатки, свидетельствующие
о более теплом периоде, нежели нынешний; поэтому трудно
представить себе, чтобы лед мог сохраниться под
такими отложениями... По-моему, процесс образования этих
ледяных слоев скорее всего можно было бы назвать
конденсацией.
Если в какой-нибудь местности средняя температура
воздуха настолько ниже 0° О, что постоянная температура почвы
на глубине нескольких метров от поверхности держится
круглый год ниже 0° 0, то стало быть, почва до известной глубины
остается вечно мерзлой.
Далее, почва, какова бы она ни была — твердых, пород или
из рыхлых слоев, и мерзлая или талая, всегда бывает до
известной степени пористой, содержащей влагу и испарения. Но так
как температура повышается вместе с глубиною, то и давление
яаров должно оказываться сильнее в более глубоких слоях
почвы, нежели ближе к поверхности. Если теперь на
известной глубине в никогда не оттаивающей почве кристаллизуется
такой слой льда, как оно, повидимому, часто бывает при
подобных условиях, — то последний может постоянно
утолщаться путем конденсации испарений нижележащих земляных
слоев, где давление сильнее. Таким образом ледяной слой
может, постепенно увеличиваясь с годами, достигнуть любой
величины. Возможно также, что летом, когда верхние
земляные слои оттаивают, водные испарения и текучие воды,
проникающие вглубь до поверхности ледяного слоя,
конденсируются іт замерзают поверх него, и таким образом слой этот
нарастает и сверху, если лето выдается не настолько теплое,
чтобы почва оттаяла докзамой поверхности ледяного- слоя.'
Возможность образования таким путем внутренних и иногда
довольно мощных ледяных слоев кажется мне при
соответствующих условиях вполне естественною и это, по-моему,
единственное объяснение широкого распространения упомянутого
явления в Сибири, как и в других местах».
В 1913 г., в работе «Роль парообразной воды в режиме
почвенных и грунтовых вод», я высказал взгляд, ^то в зоне
вечно-мерзлого грунта грунтовые воды образуются путем
конденсации «ювешільного пара», так как инфильтрация
поверхностных вод в таких условиях исключается. Взгляд Нансена
представляется мне поэтому вполне естественным развитием
моей точки зрения на гидрологические условия зоны с вечно-
мерзлым грунтом. Я не буду подробнее останавливаться на
этом вопросе, так как лично мне не приходилось наблюдать
грунтовых льдов,
IS*
275

Следует отметить, что точка зрения Нансена встретила
очень суровую отрицательную, оценку со стороны М. Сумгина
в его работе «Вечная мерзлота почвы в пределах СССР». «Безъ-
исходной нудной теоретичностью веет от всех этих
рассуждений Нансена; эти рассуждения могли бы явиться в начале
изучения вечной мерзлоты после первых известий о слоях
льда в почве Геденштрома, Фигурина, отчасти Врангеля, то
есть в первой половине прошлого столетия, но не теперь, когда
накопилась масса фактов, к* тому же подвергнутых научному
анализу известными учеными, как русскими, так и
иностранными. Тогда бы, сто лет тому назад, теория Нансена могла бы
появиться как рабочая гипотеза, чтобы затем подвергнуться
проверке фактов».
Указывая, что «теоретизирующая геология, создавшая
в свое время разные гипотезы, в частности, гипотезу катастроф,
наконец, вступила на правильный путь только тем, что стала
внимательно изучать современные явления и mutatis mutandis
переносить их в геологическое прошлое», М. Сумгин полагает,
что было естественно «и в деле изучения вечной мерзлоты
пользоваться наблюдениями, чтобы ими руководствоваться
при изучении геологических отдаленных явлений» (стр. 235).
Нельзя не согласиться с этой 'Общепринятой точкой
зрения, но нам кажется, что повышение температуры и уеелич^-
ние упругости пара в земной коре с глубиной, движение пара
из мест с -большим его давлением в места с меньшим
давлением, дорозность грунтов, конденсация пара и кристаллизация
воды при температуре ниже 0° С, — все это явления, имеющие
место в природе в настоящее время, и Нансен был вправе
приложить их к пониманию происхождения грунтовых льдов.
Отмечая полную законность идеи Нансена, я не думаю
тем самым отрицать возможность образования грунтового льда
благодаря иным причинам; последнее, вообще говоря,
возможно. И быть может будущее покажет, что верны как идея
Нансена, так и другие точки зрения.
Как складываются гидрологические условия в средних
климатических условиях, особенно в связи с
водопроницаемостью грунтов, теоретически предвидеть невозможно'. Здесь
нужіиы дальнейшие исследования и наблюдения в природе.
Самой плодотворной формой будущей работы по
исследованию гидрологических особенностей страны следовали бы
признать такую, где чисто экспериментальные работы могли
бы сочетаться с постоянными наблюдениями в природе. Это
было бы в равной степени полезно1, как для гидрологии:
грунтовых, так и почвенных вод. Исследование жизни почвенных
вод дало бы несомненно весьма ценные результаты для
почвоведения и агірикультур-техни^и, В самом деле, здесь доста-
276

точно вспомнить только о значении солей в почвообразовании
¦и о том, что вода является главнейшим агентом как при
образовании их, так, особенно и при переносе их из одних «слоев
в другие, т.-е. в формировании почвенных горизонтов, чтобы
представить всю важность и интерес изучения жизни
почвенных вод.
В заключение резюмируем в виде отдельных положений
главнейшие результаты нашей работы, надеясь пополнить и
расширить ее в дальнейших исследованиях, если к тому
представится возможность.
1) Почва и грунт обогащаются, помимо воды,
водой осадков (дождь, снег, туман, град и т. д.), как на счет
водяных паров атмосферы, так и путем конденсации
водяных парен, .передвигающихся из земных глубин к
поверхности почвы.
2) Обогащение почвы водою на счет -водяных паров
атмосферы происходит благодаря а) молекулярной и б)
термической конденсации водяного пара атмосферы
исключительно в поверхностном слое почвы.
3) При температуре выше 0° С вода в почве бывает в
четырех состояниях: 1) в виде пара, 2) в виде гигроскопической
воды, 3) в пленочном состоянии и, наконец, 4) в виде
гравитационной воды.
4) Гигроскопическая, пленочная и гравитационная воды
характеризуются различной упругостью водяных паров и раз-
лич'Шми способами своего передвижения:
а) Если вода находится в пленочном или гравитацион:
ном состоянии, то почвенный воздух,, независимо от степени
влажности и температуры почвы, имеет (в первом
приближении) максимальную при данной температуре- упругость
водяного пара (относительная влажность равна 100%).
б) При гигроскопической влажности почвы упругость
водяных паров почвенного воздуха не достигает максимального
насыщения (относительная влажность менее 100%) и зависит
как от степени влажности, так и от температуры почвы,
уменьшаясь при постоянной температуре с уменьшением влажности
почвы и увеличиваясь при постоянной влажности почвы с
повышением температуры почвы.
в) Гигроскопическая вода может передвигаться в почве,
только переходя в парообразное состояние.
г) Пленочная вода передвигается в почве в жидком
состоянии из мест более влажных в места с меньшей
влажностью. Сила тяжести не оказывает влияния на скорость
движения пленочной воды.
д) Гравитационные вода передвигаются в почве в жидком
состоянии под влиянием силы тяжести.
277

16) Ё пониженных частях рельефа просачивание осадков
до дервого горизонта грунтовых вод может происходить во всех
широтах.
17) В районах с песчаными или супесчаными почвами и
грунтами должно происходить просачивание осадков до
первого горизонта грунтовых вод, независимо' от местоположения
района, так как максимальная молекулярная влагоемкооть
таких почв 'очень мала, а просачивание воды в названных
грунтах происходит сравнительно1 быстро.
т.8) В грунтах, имеющих неоднородный характер, вода
в момент равновесия распределяется иначе, чем в грунтах
однородного строения (п. 11); однако это не изменяет
положений, установленных в пунктах 12, 13 и 14.
19) Просачивание осадков, понидимому, возможно до
2, з и т. д. горизонтов грунтовых вод, если ложе грунтовых
вод обладает некоторой водопроницаемостью, а
гидростатическое давление грунтовой воды достаточно велико, чтобы
преодолеть силы сопротивления, развивающиеся при движении
воды как в самом водоупорном ложе (трение), так и в месте
его соприкосновения с подстилающим слоем.
20) Грунтовые воды формируются кщ благодаря
конденсации парообразных вод почвы, грунта и ювенильных вод, так
и путем ипфильтрации жидких вод (осадки, грунтовые воды
вышележащих горизонтов). Повидимому, чаще бывает так, что
эти процессы происходят одновременно, накладываюсь один на
.другой. Однако в природе несомненно 'наблюдаются и такие
уоловшСкО'Гда грунтовые .воды образуются исключительно'
конденсационным путем. И в том и другом случае грунтовые
воды должны залегать на относительно водонепроницаемом
слое, причем в последнем случае положение грунтовой воды
может и не совпадать с конденсационным слоем, где из
водяного пара образуются жидкие воды.