- •2. Агрономические свойства и режимы почв
- •2.1. Строение почвенного профиля, генетические горизонты и признаки
- •3.2. Системы генетических горизонтов почв различных классификаций
- •2.2. Физические свойства почв
- •2.27. Классификация почв по гранулометрическому составу по н.А.Качинскому
- •2.28. Единая классификационная шкала почв по гранулометрическому составу
- •2.29. Примерная оценка гранулометрического состава почв для зерновых культур (по н.А. Качинскому)
- •2.30. Оптимальные диапазоны плотности по а.Г.Бондареву (14)
- •2.31. Оценка плотности и пористости суглинистых и глинистых почв в вегетационный период по н.А. Качинскому
- •54. Агрономическая классификация почвенной структуры
- •2.32. Оптимальная и равновесная плотности средне- и тяжелосуглинистых почв и её изменение (дрейф) в течение вегетационного периода, г/см3 (по а.Ф. Бондареву и в.В, Медведеву, 1980)
- •2.33. Оценка структуры и сложения пахотного слоя почв (по и.В. Кузнецовой, 1979)
- •2.34. Удельное сопротивление различных почв
- •2.35.Оценка переуплотнения почвы по критическим значениям сопротивления пенетрации
- •2.36. Оценка наименьшей (предельной полевой) влагоемкости (н.А. Качинский)
- •2.37. Шкала оценки дождей и водопроницаемости почвы
- •2.38. Классификационные градации коэффициента фильтрации почв (ф.Р. Зайдельман)
- •2.39. Диапазоны средних значений коэффициента фильтрации для различных по гранулометрическому составу почв
- •2.40. Некоторые характерные физические свойства почв различного гранулометрического состава (наиболее вероятный диапазон – в скобках)
- •2.4.1.3. Химические и физико-химические свойства почв
- •2.41. Показатели гумусового состояния почв
- •2.4. Водный режим почвы и его регулирование
- •2.4.1. Водный режим и баланс
- •2.4.2. Типы водного режима
- •2.4.3. Регулирование водного режима почв и агроландшафтов
- •2.5. Тепловой режим почв
- •2.5.1. Радиационный и тепловой баланс
- •2.5.2. Перенос тепла в почве
- •2.5.3. Температурный режим почв и определяющие его условия
- •2.5.4. Замерзание и оттаивание почвы
- •2.5.5. Типы теплового (температурного) режима почв
- •2.5.6. Влияние теплового режима на интенсивность почвенных процессов
- •2.5.7. Регулирование теплового режима
- •2.6. Воздушный режим почв и его регулирование
- •2.6.1. Основные понятия
- •2.6.2. Состав почвенного воздуха, газообмен с атмосферой
- •2.6.3. Регулирование воздушного режима почвы
- •2.7. Окислительно-восстановительные режимы почв
- •2.7.1. Окислительно-восстановительные процессы и определяющие их факторы.
- •2.7.2. Влияние окислительно-восстановительных процессов на почвообразование и плодородие почв
- •2.7.3. Типы окислительно-восстановительных режимов
- •2.8. Почвенная биота и биологические процессы в почвах
- •2.8.1. Почвенные водоросли и их функционирование
- •2.8.2. Почвенные процессы, происходящие при участии животных
- •2.8.3. Почвенные грибы и их функции
- •2.8.4. Бактерии и актиномицеты, их функции в почве
- •2.8.5. Полифункциональность микроорганизмов
- •2.8.6. Концепция почвы как множества сред обитания микроорганизмов
- •2.8.7. Изменение микробиологических процессов при сельскохозяйственном использовании почв и их регулирование
- •2.8.7.1. Влияние окультуривания почв на микробиологическую
- •Влияние сельскохозяйственной культуры на микробиологическую активность пахотного слоя почв, млн микроорганизмов на 1 г абсолютно сухой почвы (в.Д. Муха, 1995)
- •11. Влияние сельскохозяйственного использования на ферментативную активность верхних горизонтов зональных типов почв
- •2.8.7.2. Почвоутомление
- •8. Изменение содержания свободных фенолов в черноземе типичном под озимой пшеницей в процессе девятилетнего бессменного возделывания и в севообороте, мкг/100 г почвы
- •2.8.7.4. Применение микробиологических препаратов
- •2.8.8. Оценка биологической активности почвы
- •2.9. Биологический круговорот.
- •2.9.1. Круговорот элементов в естественных фитоценозах.
- •2.9.2.Изменение биологического круговорота при сельскохозяйственном использовании почв.
- •2.10. Режим органического вещества в почвах
- •2.10.1 Поступление органического вещества в почву в естественных биогеоценозах
- •2.10.2. Процессы трансформации органического вещества в почвах различных биогеоценозов агроценозов
- •2.10.3. Изменение гумусового режима почв в процессе трансформации естественных биогеоценозов в агроценозы.
- •2.10.4.Балансовый подход к регулированию режима органического вещества в агроэкосистемах.
- •2.10.5.Критерии оптимизации режима органического вещества почв.
- •2.11. Режимы основных элементов питания растений и их регулирование
- •2.11.1. Азот
- •2.11.2. Фосфор
- •2.11.3. Калий
- •2.12. Процессы, определяющие почвообразование
- •2.12.1. Микропроцессы
- •2.12.2. Элементарные почвенные процессы (мезопроцессы) и их агрономическая оценка.
- •Биогенно-аккумулятивные процессы
- •Метаморфические эпп
- •Элювиальные процессы
- •Гидрогенно-аккумулятивные процессы
- •2.12.3. Почвообразовательные процессы (макропроцессы)
2.6.3. Регулирование воздушного режима почвы
Главным условием оптимизации воздушного режима является поддержание оптимального структурного состояния почвы, что достигается различными средствами систем земледелия, в том числе применением органических удобрений. Важную роль в регулировании воздушного режима играет обработка почвы, направленная на создание достаточно мощного пахотного слоя, устранение плужной подошвы. При обеспечении этих условий перспективна минимизация обработки почвы вплоть до полного отказа на почвах с благоприятными физическими свойствами. В результате минимизации заметно сокращается эмиссия СО2, что связано, в частности, с уменьшением интенсивности процессов минерализации органического вещества.
Поскольку воздушный режим зависит от состояния увлажнения почвы, то его оптимизация в большой мере связана с регулированием водного режима, особенно в условиях орошения и осушения почв. При этом необходимо поддержание уровня грунтовых вод на глубине, обеспечивающей достаточную аэрацию корнеобитаемого слоя. Необходимо устранение почвенной корки, которая особенно часто появляется при орошении почв.
2.7. Окислительно-восстановительные режимы почв
2.7.1. Окислительно-восстановительные процессы и определяющие их факторы.
Почва может рассматриваться как сложная окислительно-восстановительная система. В ней протекает множество окислительно-восстановительных (ОВ) процессов, оказывающих существенное влияние на почвообразование и плодородие.
Реакции окисления и восстановления протекают одновременно. В них участвуют два или несколько веществ, одни из которых теряют электроны и окисляются (реакция окисления), другие приобретают электроны и восстанавливаются (реакция восстановления). Донор электронов называется восстановителем, а акцептор окислителем.
Часть протекающих в почве ОВ реакций имеет обратимый характер, большинство из них идет необратимо. Примером обратимых реакций могут служить реакции окисления и восстановления железа (Fe3+ ↔ Fe2+), марганца (Mn4+ ↔ Mn2+), азота (N5+ ↔ N3+); к необратимым реакциям относятся большинство реакций окисления органических веществ, некоторые реакции, связанные с превращением соединений азота и серы.
Соотношение в почве в конкретный период наблюдений окислительных и восстановительных процессов, сопровождающихся накоплением окисленных или восстановленных продуктов этих реакций, характеризует окислительно-восстановительное (ОВ) состояние почвы.
Для количественной оценки ОВ-состояния обычно пользуются понятием окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) как функции состояния окислительных и восстановительных форм химических элементов в почве. ОВП почвы устанавливают как разность потенциалов, возникающую между почвенным раствором и электродом из инертного металла (платины), помещенным в почву. Измеряется ОВП при помощи потенциометра. В качестве электрода сравнения используют каломельный электрод. Выражается ОВП, как правило, в милливольтах. ОВП обозначают символом Eh (ОВП по отношению к водороду).
По величине Eh можно судить о преобладании в почве окислительных или восстановительных процессов, условиях обеспечения корней растений кислородом и т. д. Благоприятное ОВ-состояние почвенной среды характеризует величина Eh в пределах 450— 700 мВ. Показатели в 250—300 мВ и ниже свидетельствуют о заметном развитии восстановительных процессов и создании неблагоприятных для растений условий аэрации в почве. При глубоком анаэробиозе и господстве восстановительных процессов Eh может достигать отрицательных значений (—100 мВ).
Для сравнительной оценки ОВ-состояния почв с различной реакцией среды используется индекс аэробности (rH2):
rH2= |
Eh |
+2pH |
30 |
Величина гН2 27 характеризует рубеж перехода от окислительного состояния к восстановительному (и наоборот). При величине гН2 > 27 в почве преобладают окислительные процессы, а показатель гН2 < 27 свидетельствует о нарастании восстановительных условий. При интенсивном развитии восстановительных процессов гН2 снижается до 20 и менее. Характеристика ОВ-состояния почвы по показателям гН2 позволяет получить сравнительную его оценку для почв с разной величиной их реакции.
Поскольку большая часть ОВ реакций в почве имеют биохимическую природу, и основным окислителем является кислород, содержащийся в почве, то главными факторами, оказывающими влияние на ОВ процессы в ней, являются аэрация, влажность, органическое вещество и температура.
При пористости аэрации 20% и более обеспечивается нормальный воздухообмен, скорость диффузии кислорода и ОВП не подвергается существенным изменениям. Снижении пористости аэрации до 10% и ниже резко нарушает поступление кислорода, что вызывает быстрое падение ОВ потенциала. При пористости 6% наступает интенсивное развитие анаэробных процессов.
Аэрация почвы связана с влажностью. В соответствии с вышеизложенным резкое падение ОВП происходит при влажности близкой к полной влагоемкости (≥90% ПВ). Эта граница, однако, существенно изменяется в зависимости от различных свойств почв (содержание органического вещества, наличие несиликатных полуторных окислов железа и др.) и зависит также от содержания кислорода в поступающей в почву воды. Если поверхностные или грунтовые воды обогащены растворенным кислородом, то несмотря на высокую степень увлажнения, в почве могут устойчиво сохраняться окислительные условия. Такая картина наблюдается, в частности, в аллювиальных почвах в период весеннего разлива рек, когда талые воды содержат большое количество кислорода. В этой же связи по разному сказывается на ОВ почв влияние проточных грунтовых вод в долинах рек и застойных – в бессточных приозерных и особенно прибалочных понижений.
Проявление ОВ процессов в почвах прямо связано с наличием органического вещества как основного источника энергии для микроорганизмов. Наиболее быстро изменение ОВ состояния почв при избыточном увлажнении происходит в гумусовых горизонтах. При этом наибольшее влияние на интенсивность восстановительных процессов оказывает свежее органическое вещество, богатое белковым азотом и углеводами.
Этот процесс ускоряется с повышением температуры. С ней связаны интенсивность жизнедеятельности почвенных организмов, а следовательно, и расход (поглощение) кислорода почвенного воздуха, его мобилизация анаэробами из окисленных форм минеральных соединений почвы, активность различных химических реакций, влияющих на ОВ-процессы. В этом проявляется роль температуры. Поэтому, если избыточное увлажнение почвы наблюдается при температурах >10оС, то можно ожидать быстрого возникновения восстановительных процессов и ухудшения условий роста растений. Переувлажнение в течение 5—7 дней при низких температурах почвы (1—5°С) не вызывает резкого изменения ее ОВ-состояния. Развитие ОВ-процессов зависит также от содержания и форм соединений с переменной валентностью.