Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы почвоведения
.pdf
почва, тем выше максимальная гигроскопичность. У песков она колеблется в
пределах 0,5 - 1,5 %, у твёрдых суглинков достигает 8 - 10 %.
Максимальная молекулярная влагоёмкость (ММВ) – наибольшее
количество рыхлосвязанной (пленочной) воды, удерживаемой силами
молекулярного притяжения на поверхности почвенных частиц. Эта величина
зависит от гранулометрического состава почв. В глинистых почвах она
достигает 25-30% и на 70-75% заполняет поровое пространство, уменьшая,
таким образом, содержание свободной влаги и воздуха. В песчаных почвах
ММВ не превышает 2-5%.
Наименьшая влагоёмкость (НВ) – наибольшее количество воды,
которое может удержать почва после стекания гравитационной влаги при
глубоком залегании грунтовых вод. Величина наименьшей влагоёмкости
зависит от гранулометрического, минералогического, химического состава
почвы и её плотности сложения (dv). В тяжёлых по гранулометрическому
составу хорошо оструктуренных почвах с высоким содержанием гумуса НВ
достигает 40-50%, в малогумусных песчаных – 5-10%.
Капиллярная влагоёмкость KB – максимальное количество
капиллярно-подпертой влаги, которое содержится в слое почвы,
находящимся в пределах капиллярной каймы. Этот показатель зависит от
пористости почвы и от того, на каком расстоянии от зеркала грунтовых вод
находится слой, насыщаемый капиллярной влагой. Чем ближе слой почвы к
зеркалу грунтовых вод, тем выше его капиллярная влагоёмкость. В нижней
части каймы практически все поры заполнены водой. На верхней границы
КВ равна НВ.
Полная влагоёмкость (ПВ) – наибольшее количество влаги, которое
содержится в почве при условии полного заполнения всех пор водой. ПВ
соответствует общей пористости почвы. Однако полного заполнения всех
пор водой не происходит, поскольку в почве всегда присутствует так
31
называемый защемленный воздух, на долю которого приходится до 10% от
общей пористости.
В зависимости от поступления влаги и её расхода выделяют
следующие типы водного режима почв: мерзлотный, водозастойный,
промывной, периодически промывной, непромывной, сухой, выпотной,
паводковый, ирригационный, осушительный.
Мерзлотный тип водного режима наблюдают в районах
распространения многолетней мерзлоты. В подобных условиях происходит
постепенное оттаивание почвы сверху вниз, причем над отступающей вглубь
границей мерзлого слоя образуется водоносный горизонт - мерзлотная
почвенная верховодка. Осенью почва замерзает, при этом замерзающий слой
смыкается со слоем многолетней мерзлоты.
Водозастойный тип водного режима характеризуется накоплением
избыточного количества влаги в верхней части профиля. Подобный тип
водного режима наблюдается во многих зонах и характерен для ясно
выраженных понижений.
Промывной тип водного режима характерен для местности, где сумма
годовых осадков превышает испарение. В таких условиях избыток воды
просачивается в глубокие слои почвы, доходя нередко до грунтовых
вод, в результате чего почва ежегодно (многократно или однократно)
промачивается на значительную глубину. Подобный тип водного режима
характерен для подзолистых, дерново-подзолистых, дерново-карбонатных
почв и краснозёмов.
Периодически промывной тип водного режима наблюдается в
областях, где средняя годовая сумма осадков превышает среднюю
испаряемость. Для него характерно периодическое (ежегодное)
промачивание толщи почвы, происходящее обычно в весеннее время.
Данный тип водного режима характерен для серых лесных почв и
оподзоленных чернозёмов.
32
Непромывной тип водного режима господствует в районах, где средняя
годовая сумма осадков равна или меньше средней годовой испаряемости.
Почвенная толща в этих условиях промачивается лишь на некоторую
глубину, ниже которой постоянно сухой слой. Этот тип водного режима
характерен для чернозёмов, серозёмов, каштановых и др. почв.
Сухой тип характерен для почв пустынь и полупустынь. В таких
почвах величина испаряемости существенно выше, чем годовая норма
осадков. На протяжении всего года влажность почвы в пределах профиля
находится на уровне влажности завядания или даже ниже.
Выпотной тип водного режима наблюдается в условиях жаркого
засушливого климата при неглубоком залегании грунтовых вод. Количество
влаги, расходуемой на испарение с поверхности почвы, значительно
превышает поступление атмосферных осадков. Наиболее ярко выпотной тип
водного режима проявляется в солончаках.
Паводковый тип характерен для почв, периодически затапливаемых
речными, склоновыми, дождевыми водами.
Ирригационный тип формируется при искусственном орошении и
отличается большим разнообразием категорий в зависимости от вида полива
и поливной нормы, глубины и сезонных колебаний уровня грунтовых вод,
наличия и характера искусственного дренажа.
Осушительный тип формируется на искусственно осушаемых
заболоченных и болотных почвах. Его конкретная характеристика
определяется видом дренажа и степенью регулирования.
Водный режим имеет большое значение в почвообразовании. В одних
условиях он определяет вымывание из верхней части профиля различных
растворимых в воде соединений. В других условиях минеральные соли,
растворимые в грунтовых водах, поднимаются по капиллярам и
накапливаются в верхней части профиля, образуя солончаки. При близком
33
залегании грунтовых вод или переувлажнении верхней части профиля
осадками происходит заболачивание и т.д.
Вопросы для проверки знаний:
1. Что понимается под влагоемкостью почвы?
2. Что такое водоподъемная способность почвы?
3. Понятие о водопроницаемости и типах водного режима.
34
7. ВОЗДУШНЫЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ
В почве всегда содержится воздух в том или ином количестве, который
заполняет поровое пространство, свободное от воды, и формирует газовую
фазу почвы. Она возникает за счёт атмосферного воздуха и газов,
формирующихся в самой почве в результате биологических процессов и
химических реакций. Атмосферный воздух представляет собой смесь газов,
состоящую в основном из азота, кислорода и углекислого газа. При
поступлении в почву атмосферный воздух претерпевает заметную
трансформацию. Особенно это касается содержания кислорода и углекислого
газа, что связано с жизнедеятельностью почвенной биоты, дыханием корней
и разложением органического вещества. Состав воздуха в почве изменяется
тем быстрее, чем выше её биологическая активность.
Почвенный воздух по составу существенно отличается от
атмосферного. Основные компоненты атмосферного воздуха - азот
(78,08-80,24 %), кислород (20,90 %) и углекислый газ (0,03 %). На долю
остальных газов приходится лишь 0,01 % объема. Атмосферный воздух
имеет довольно постоянный состав, и колебания в содержании основных
компонентов на разных высотах и в различных точках земного шара
незначительны.
В почвенном воздухе по сравнению с атмосферным меньше кислорода
и больше углекислого газа. Содержание азота может изменяться в ту или
иную сторону и Уменьшение его концентрации происходит в результате
связывания его свободноживущими азотфиксирующими микроорганизмами
и клубеньковыми бактериями, а увеличение - вследствие распада белков и
денитрификации азотсодержащих; веществ под действием микроорганизмов.
Почвенный воздух болотных и заболоченных почв может содержать и
заметные количества NH3, CH4, Н2. В составе почвенного воздуха постоянно
присутствуют в очень небольшом количестве нелетучие органические
35
соединения (углеводороды жирного и ароматического ряда, сложные
альдегиды, спирты и др.), образующиеся в процессе жизнедеятельности
почвенных микроорганизмов. Эти вещества могут поглощаться корнями,
способствуя росту растений и повышению их жизнедеятельности.
Наиболее динамичны из всех газов почвенного воздуха кислород и
углекислый газ. Им принадлежит очень важная роль в жизни почвы и
населяющих ее организмов. Содержание кислорода и углекислого газа в
почвенном воздухе колеблется в широких пределах. В хорошо аэрируемых
верхних горизонтах почв содержание кислорода приближается к
содержанию его в атмосферном воздухе, а в тяжелых почвах с
затрудненным газообменом может снижаться в десятки и сотни раз.
Концентрация углекислого газа в почвах с плохим газообменом многократно
увеличивается по сравнению с содержанием его в атмосфере. Различная
концентрация кислорода и углекислого газа в почвенном воздухе
объясняется двумя группами противоположно направленных процессов:
интенсивностью потребления кислорода и продуцирования углекислого
газа, с одной стороны, и скоростью газообмена между почвенным и
атмосферным воздухом - с другой.
Содержание О2 и СО2 в почвенном воздухе непостоянно и зависит от
типа почвы, ее свойств (физических, химических, биологических), времени
года, погодных условий и вида угодья (пашня, лес, луг). На пашне состав
воздуха зависит от возделываемой культуры и применяемой агротехники.
В почвах нормального увлажнения содержание кислорода, как
правило, уменьшается от верхних горизонтов к нижним, количество же
углекислого газа, наоборот, увеличивается. Содержание О2 и СО2 в
почвенном воздухе тесно связано с наличием растительности, ее составом.
Так, при наличии растительности на пахотных угодьях в составе почвенного
воздуха меньше О2 и больше СО2, чем на паровом поле.
36
Особенно большое влияние на состав почвенного воздуха
оказывают влага и температура почвы. С увеличением влажности
уменьшается воздухоёмкость, нарушается система воздухоносных пор, а,
следовательно, ухудшаются условия газообмена. Кроме того, от содержания
влаги в почве и температуры зависит интенсивность биологических и
биохимических процессов, а, следовательно, и потребление кислорода и
продуцирование углекислого газа. При оптимальной влажности с
повышением температуры содержание углекислого газа в почвенном
воздухе увеличивается, а кислорода уменьшается. В летний период при
высокой температуре и влажности, близкой к влажности завядания,
наблюдается самая низкая концентрация углекислого газа и самая высокая кислорода.
В почвенном воздухе минимальное содержание О2 и максимальное СО
приходится на теплый или на холодный период года в зависимости от
состояния газообмена.
Почвы, особенно их верхние горизонты, населены огромным
количеством организмов, которые в процессе дыхания непрерывно
потребляют кислород и выделяют углекислый газ. Энергия, образующаяся
при этом, используется для биологических синтезов и других проявлений
жизни. Такие важнейшие процессы в растениях, как передвижение веществ,
поглощение минеральных солей, а частично и воды, движение протоплазмы,
прорастание семян и др., осуществляются за счет энергии, выделяемой при
дыхании, с участием свободного (молекулярного) кислорода.
Основные потребители кислорода в почве - корни растений,
2
микроорганизмы и животные, и лишь незначительная часть его расходуется
на чисто химические процессы окисления.
Количество кислорода, потребляемое растениями (высшими и
низшими), зависит от биологических особенностей организма, возраста,
37
условий среды (температура, влажность, наличие питательных веществ и
т.п.) и других причин.
Нормально-аэрируемые почвы, покрытые растениями, летом в
среднем могут выделять от 2 до 10 л/м2 в сутки углекислого газа и
потреблять такой же объем кислорода. Поскольку основная масса корней и
микроорганизмов - главных потребителей кислорода - сосредоточена в
верхних (гумусовых или пахотных) горизонтах, то можно допустить, что
именно в этом слое будут наибольшие поглощение и продуцирование
углекислого газа. Если принять, что 80% всего количества потребляемого
почвой кислорода приходится на пахотный горизонт (0-20 см), то 1 кг почвы
при плотности 1,4 г/см3 может потреблять в сутки около 6-29 см3 кислорода.
Кислород и углекислый газ почвенного воздуха оказывают
разностороннее воздействие на свойства почвы и прямо или косвенно
влияют на продуктивность растений.
Кислород. Прямое воздействие кислорода на жизнь растений
проявляется в процессе дыхания корней. При недостатке кислорода
ослабляется дыхание, что уменьшает метаболическую активность и
энергетические ресурсы растений и в конечном итоге снижает их урожаи.
Улучшение аэрации почвы способствует развитию корней, более
интенсивному поглощению воды и питательных веществ растениями,
усилению их роста и повышению урожая. При отсутствии свободного
кислорода в почве прекращается развитие всех растений. Оптимальные
условия для развития растений создаются при содержании кислорода в
почвенном воздухе около 20%. При недостатке кислорода в почве
формируется низкий окислительновосстановительный потенциал,
развиваются анаэробные процессы с образованием токсичных для растений
соединений, уменьшается содержание доступных питательных веществ,
ухудшаются физические свойства, что в совокупности снижает плодородие
почвы и урожай растений. В условиях хорошей обеспеченности кислородом
38
в почве развиваются аэробные процессы и в сочетании с другими факторами
создаются лучшие условия для роста растений и их продуктивности.
Аэробные процессы в гумусовом горизонте почвы при оптимальной
температуре и влажности в зависимости от содержания свежих органических
остатков начинают развиваться при наличии в газовой фазе
кислорода больше 2,5-5 %. При более низком его содержании развиваются
анаэробные процессы. В хорошо аэрируемых почвах обеспеченность
кислородом в среднем составляет 50-100 см3/кг почвы. При содержании
кислорода менее 5,5 см3/кг пахотного слоя дерново-подзолистой почвы в ней
развиваются анаэробные процессы.
Углекислый газ (диоксид углерода). Высокая концентрация
углекислого газа в почвенном воздухе оказывает отрицательное действие на
семена, корни и урожай растений. Однако при оптимальном содержании
кислорода вредное действие углекислого газа проявляется только при очень
высокой его концентрации.
Огромное количество углекислого газа потребляется растениями в
процессе фотосинтеза. По данным Б. Н. Макарова, от 38 до 72% всего
количества СО2, пошедшего на создание урожая, доставляется растению из
почвы в процессе ее дыхания. Но так как в надпочвенном воздухе, то есть в
том его слое, где происходит усвоение углекислого газа растением, в
дневные часы наблюдается недостаток СО2, что снижает фотосинтетическую
деятельность растений, очень важно обеспечить активное новообразование
СО2 в почве и хороший газообмен между почвенным и атмосферным
воздухом.
Воздух в почве находится в трех состояниях: свободном – смесь газов
летучих органических соединений, свободно перемещающихся в
незаполненных водой порах почвы и сообщающихся с воздухом атмосферы.
Воздух, находящийся в такой форме, обеспечивает аэрацию почв и их
газообмен с атмосферой; адсорбированном – газы и летучие органические
39
соединения, адсорбированные поверхностью твердой фазы почвы;
растворенном – газы, растворённые в почвенной воде. Играют большую роль
в обеспечении физиологических потребностей растений, физико-химических
и химических процессах, протекающих в почве.
К воздушным свойствам почвы, определяющим состояние и поведение
почвенного воздуха, относят воздухоёмкость, воздухосодержание,
воздухопроницаемость.
Воздухоёмкость - это максимально возможное количество воздуха,
которое может содержаться в воздушно-сухой почве ненарушенного
сложения.
Воздухосодержание – это количество свободного воздуха,
содержащегося в почве при определённом уровне её естественного
увлажнения.
Воздухопроницаемость - способность почвы пропускать через себя
воздух. Воздухопроницаемость - непременное условие для осуществления
газообмена между почвой и атмосферным воздухом. Чем она полнее
выражена, тем лучше газообмен, тем больше в почвенном воздухе
кислорода и меньше углекислого газа. Передвижение воздуха в почве
происходит по порам, не занятым водой и не изолированным друг от друга.
Чем крупнее поры аэрации, тем лучше выражена воздухопроницаемость. В
структурных почвах, где наряду с капиллярными порами достаточно
крупных некапиллярных пор, создаются наиболее благоприятные условия
для воздухопроницаемости.
Вопросы для проверки знаний:
1. Что такое почвенный воздух?
2. Значение почвенного воздуха в жизни растений.
3. Какие существуют воздушные свойства почвы?
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]