قادرند مولکولهای یک ماده دیگر حامل بارهای مخالف را بطرف خود جذب نمایند. ذرات و تر کیبات خاک در حالت خشک، با داشتن خاصیت آدهزیون نسبتا شدید، مولکولهای دو قطبی آب را به طرف خود جذب و نگهداری می کنند. نتیجه این کش، تشکیل قشر نازکی از مولکولهای آب بر روی عناصر، تر کیبات و ذرات مواد خاکی است که شدت  جذب آن در اولین قشر مولکولی آب خیلی زیاد بوده و تا 10000 آتمسفر می رسد. این نوع  کشش زیاد قشری آب، به هیگروسکوپیسیته و آب مذکور به آب هیگروسکوپی موسوم است. مکش هیگروسکوپی، خود در مجموع از اثر دو نیروی جاذب اسمزی ذرات جامد حاوی نمکها و نیروی هیدراتاسیون یونها به وجود می آید. در خاکهای سنگین رسی، به علت زیادی نسبی سطوح کل ذرات،جذب آب شدیدتر و مقدار آب هیگروسکوپی بیشتر از خاکهای سبک و شنی است. در بین ذرات ریز تشکیل دهنده رس نیز تفاوتهای زیادی در قدرت جذبی آب وجود دارد. چنانکه رسهای مونتموریلونیتی استعداد جذب و نگهداری شدیدی دارند. مخصوصا اگر اشباع کاتیونی در سطوح سه گانه این رس، بیشتر از نوع کاتیون سدیم باشد، شدت جذب و نگهداری آب بیشتر خواهد بود

ب-کوهزیون

نتیجه اثر این نیرو، کشش و جذب متقابل مولکولهای هم جنس نسبت به یکدیگر می باشد. در مورد آب، جذب کوهزیونی، از قطبهای نا هم جنس از نظر بارهای الکتریکی، به وقوع می پیوندند.ذرات خاک  تحت تأثیر دو نیروی ذکر شده، توسط مولکولهای آب با یکدیگر نگهداشته شده و مربوط می شوند. بعبارت  ساده تر با ایجاد قشر آبی بر روی ذرات، آب وظیفه یک واسطه چسبنده را بعهده می گیرد. از آنجائیکه برخی از ترکیبات مهم خاک مانند رسها، مواد آلی و هوموس در مجاورت آب خاصیت کلوئیدی دارند، بدین وسیله پس از اتصال متقابل و حتی در برگیری سایر ذرات درشت تر به یکدیگر چسبیده و خاکدانه های خاک را تشکیل می دهند. با افزایش مقدار آب در درون منافذ ریز و درشت و همچنین با ازدیاد فاصله مولکولهای آب از سطوح جاذب ذرات خاک، از نیروی آدهزیون کاسته شده و نیروی ثقل زمین بتدریج کمی نگهداشته شود. قسمت اعظم این نوع آبها، آب قابل دسترس گیاه را به وجود می آورند. در شرایطی که دو نیروی کوهزیونی و آدهزیونی با یکدیگر  جمع می شوند، بین جدار ذرات جامد و مولکولهای آب، حالت ویژه تشکیل لوله های موئینه و صعود آب بطریق موئینه ای پیش می آید که در این رابطه هر قدر منافذ بین ذرات خاک، ریزتر باشند، صعود مویرگی اسمزی ذرات نمک دار،  در بین جداره ها و منافذ خاک، کوچکتر از نیروی ثقل  باشند، آب بطرف پایین متوجه گشته و آبهای نافذ ایجاد می شوند. ارتفاع صعود آب در درون مویرگهای خاک، در اغلب موارد با کاهش قطر خلل و فرج، افزایش می یابد. در نقاط فوقانی ستونهای مویرگی، مقدار آب کمتر و در نواحی آغاز صعود موئینه یعنی در مجاورت آب زیر زمینی، مقدار آب درون ستونها بیشتر است به طوری که در آنجا منافذ نسبتا درشت تر نیز بانجام صعود کاپیلاری مستعد می گردند.آزمایشات مختلف در این زمینه نشان داده اند که ارتفاع صعود مویرگی آب بر حسب نوع بافت خاک فرق کرده و از خاک های شنی، شن لومی  به طرف لومهای لسی زیاد می شود بطوری که در لومهای  لسی ارتفاع صعود کاپیلاری تا 360 سانتی متری امکان پذیر است.صعود موئینه در خاکهایی که دارای منافذ با محدوده قطری 01/0 میلیمتری بیشتری هستند، مناسبتر است. در منافذ درشت تر از 10 میکرون، صعود مویرگی متوقف و نفوذ آب به اعماق زیرین پروفیل آغاز می گردد. در شرایط طبیعی و آزمایشگاهی برای اندازه گیری صعود مویرگی در ارتفاعهای ذکر شده زمان زیادی لازم است. که گاهی ممکن است ماهها طول بکشد.

شدت نگهداری آب در خاک

قابلیت نگهداری آبهای وارده در انواع خاکها، با داشتن شرایط متفاوت ترکیبی(مقدار هوموس، کمیت  و کیفیت رسها، بافت و ساختمان خاک، املاح محلول و کربناتها و غیره)، یکسان نیست. خاکهای سنگین محتوی املاح کاتیونهای یک ظرفیتی مانند سدیم، بیشترین  قدرت جذبی نسبت به مولکولهای آب نشان می دهند. به طوری که این نوع خاکها و سایر خاکهای سنگین مشابه، در شرایط خشک و الک شده آزمایشگاهی نیز، مقداری آب هیگروسکوپی قابل توجه در خود نگه می دارد که ممکن  است تا حدود 5 درصد وزنی برسد. قدرت جذبی  کلی ذرات نسبت به آب در خاکهای سبک و شنی، ناچیز بوده و مقدار زیادی از آب به صورت آب نافذ، تحرک  می یابد. از آنجائیکه شناخت مقدار آب قابل دسترس برای گیاهان در یک  خاک زراعی و نیز بازده جذبی آب در خاکها بویژه خاکهای مناطق خشک و نیمه خشک از اهمیت شایانی برخوردار است، لذا روشهای مختلفی برای تعیین نیروهای جذب و نگهداری آب در خاک، ابداع گشته و عملا کاربرد وسیعی پیدا کرده استدر این رابطه، مترادف با فشار مکشی وارده از طرف ریشه گیاه به فازآبی خاک، روشهای متداول اندازه گیری نگهداری آب در منافذ مختلف خاک نیز براساس فشارهای مکشی وارد شده به ذرات محتوی آب، پایه ریزی شده اند.از این  روشها امروزه، روش اندازه یری«پتانسیل انرژی آزاد آب=PF»اهمیت و کاربرد پیدا کرده است که در آن برای بیرون راندن مقدار معینی از آب موجود در یک خاک خیس، نیروئی معادل نیروی مکش آن وارد می گردد، که بر آن اساس، آبهای نگهداشته شده با نیروی مکشی مختلف در خاک  اندازه گیری می شوند.انرژیهای قابل اندازه گیری آزمایشگاهی برای فشار مویرگی خاک، با دستگاهی بنام کاپیلاریمتر و به صورت فشار هوا و یا فشار خلا با واحد فشار یعنی سانتیمتر ستون آب تعیین می گردند. از آنجائیکه در محاسبات با واحد مزبور ارقام نسبتا درشتی به دست می آیند، لذا سایر واحد های فشار  یعنی اتمسفر و PF کاربرد یافته اند.

مثلا1000 سانتیمتر ستون آب=1 اتمسفر و3PFاست.

3=1000log=PF

پسPFیعنی لگاریتم عدد پیدا شده از آزمایش به واحد سانتیمتر ستون آب.

 

 

 

منحنی های PF و کاربرد عملی آنها

پس از اندازه گیری فشار مویرگی یک یا چند خاک مورد نظر با روش استفاده از کاپیلاریمتر( یاPFمتر) منحنی های PFترسیم می گردندو بدین طریق و به کمک معلومات لازم زیر:

1-   مقدار فشار مکشی به واحد PFیا سانتی متر ستون آب

2-   مقدار درصد آب در آغاز آزمایش و پس از هر مکش در خاک برای هر خاکی در مکش های به کار برده مختلف با درصد آب موجود، نقاطی به دست می آید که از اتصال آن نقاط منحنی های PF به دست می آیند.

به طوری که از منحنی های شکل(59) مشهود ات، در کلیه خاکهای مطره شده با افزایش مقدار درصد آب، فشار مویرگی خاک کاهش می یابد. مثلا از برسی منحنی خاک شنی معلوم می شود که بامکش معادل2=PF، نگهداری آب به مقدار خیلی ناچیز امکان پذیر است در صورتی که در محدوده مکش مزبور، در خاکهای رسی هنوز مقادیر زیادی آب نگهداشته شده است.

 از بررسی محدوده های فشار مکشی آب در خاک از روی منحنی PF، و در ارتباط با جذب ریشه ای و دسترسی آب به گیاه حالات مختلف آب در خاک، مشخص و متمایز می گردند:

الف-آب نقطه پژمردگی(P.W.P)

از مطالعه منحنی های PF بر می آید که در فشارهای مکشی بیش از 2/4=PF(16 اتمسفر)، آب موجود در سطوح ذرات و منافذ خاک، از نوع آب هیگروسکوپی و دارای شدت جذبی شدید بوده که اکثرا در مجاورت مستقیم مواد جامد( برای اکثر رسها ضخامت این نوع قشر آبی300 الی 400آنگستروم می باشد) استقرار یافته است. در این فشار مکشی، مویرگهای تا 2/0 میکروم از آب تخلیه می گردند، معمولا در این مقدار مکش و با مقدار آب مربوطه، اکثر گیاهان، دیگر قادر  به جذب ریشه ای آب از  زمین نمی باشند. زیرا خاصیت توژسانس سلولهای آب در سطوح ذرات، می شود. در شرایط طبیعی خاکها، در اثر خشکی و تبخیر شدید و فقدان آب برای مدتهای  نسبتا طولانی، به محدوده نقطه پژمردگی گیاه رسیده می شود. در گیاهان نمک دوست ساکن خاکهای بیابانی شور و قلیا، نقطه پژمردگی، به سبب قدرت جذب ریشه ای زیاد نسبت به آب، دیرتر آغاز می گردد.