Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Науки о Земле. Учебное пособие
.pdf
турным и от малогумусированных к хорошо гумусированным
почвам.
Общее количество воды, содержащееся в почве, называют
влажностью почвы. Влажность – непостоянная величина и в одной и той же почве может колебаться от полной влагоемкости в
дождливое время года до ничтожно малых величин в период засухи. Влажность не отражает количества влаги, доступной растениям, так как ее образует как недоступный, так и продуктивный
запас воды. Влажность, при которой наблюдается устойчивое завядание растений, называют влажностью завядания. Для разных
растений эта величина различна и соответствует в среднем полуторной-двойной максимальной гигроскопичности почвы.
Различные сельскохозяйственные растения потребляют
неодинаковое количество влаги из почвы. Наилучшие условия
для роста зерновых культур создаются при влажности почвы
30-50 %, для зерновых бобовых – 50-60, корнеплодов и технических культур 60-70 и луговых трав – 80-90 % полной влагоемкости.
Важные водно-физические свойства, определяющие наряду
с влагоемкостью водный и воздушный режимы почвы, − водопроницаемость и водоподъемная способность.
Водопроницаемостью почвы называют ее способность впи-
тывать и фильтровать влагу. Водопроницаемость зависит от гранулометрического состава, структуры и степени увлажнения почвы. Наиболее проницаемы для воды песчаные и супесчаные почвы, в которых поры имеют крупный размер.
Попадая в эти поры, вода не переходит в капиллярную
форму, а в виде гравитационной влаги просачивается вниз. В
глинистых и суглинистых почвах передвижение воды вниз идет
значительно медленнее, так как в них много тонких волосных
капилляров.
В структурных почвах по сравнению с бесструктурными
при одном и том же гранулометрическом составе водопроницаемость выражена лучше. Этому способствуют система крупных
пор и промежутки между структурными отдельностями. При насыщении почвы влагой водопроницаемость постепенно уменьшается.
71
В результате плохой водопроницаемости на поверхности
почвы или в ее верхней части создается переувлажнение, что
приводит к выпреванию и вымоканию растений и подавлению
деятельности микроорганизмов, разлагающих органические остатки. В итоге резко ухудшаются воздушный и питательный режимы почвы. Основные средства повышения водопроницаемости
тяжелых почв – рыхление, оструктуривание, а также изменение
их гранулометрического состава путем пескования (внесения
песка).
Водоподъемная способность – способность почвы медленно втягивать в себя воду по капиллярным порам под действием
менисковых сил. Высота и скорость поднятия воды зависят от
ширины капилляров: чем меньше их диаметр, тем выше эти показатели.
Типы водного режима почв. Под водным режимом почвы
понимают все процессы, связанные с поступлением влаги, ее расходом, передвижением и изменением ее состояния.
В зависимости от природных условий, почвенного покрова,
производственной деятельности человека водный режим на различных почвах складывается по-разному. Выделяют пять типов
водного режима почв:
1. Мерзлотный тип встречается в тундре, таежно-лесной
зоне Восточной Сибири, т. Е. в областях с многолетней мерзлотой. Летом верхний слой почвы оттаивает, насыщается водой,
образуется мерзлотная почвенная верховодка, мерзлые нижние
горизонты служат водоупором. В течение вегетационного периода верхняя часть почвы насыщена водой.
2. Промывной тип характерен для таежно-лесной зоны, где
средняя годовая сумма осадков превышает среднюю годовую испаряемость и почва ежегодно, преимущественно весной, во время
снеготаяния промывается до грунтовых вод.
3. Периодически промывной тип встречается в лесостепной
зоне на серых лесных почвах, оподзоленных и выщелоченных
черноземах, где средняя годовая сумма осадков приблизительно
равна средней годовой испаряемости. Промывание толщи почвы
до грунтовых вод происходит периодически.
72
4. Непромывной тип наблюдается в степных зонах (харак-
терен для черноземов степей, каштановых и бурых почв, сероземов), где средняя годовая сумма осадков меньше средней годовой
испаряемости. Влага в почву проникает на глубину 1–2 м и не
более 4 м. Между увлажняемым слоем и верхней границей грунтовых вод залегает слой с постоянной низкой влажностью
(«мертвый» горизонт).
5. Выпотной тип создается в областях, где испаряемость
значительно превышает сумму осадков, но грунтовые воды близко подходят к поверхности и испаряются («выпотевают»).
Расход влаги из почвы. Следует различать два вида расхода
влаги: производительный и непроизводительный. К первому виду
относится потребление влаги растительным покровом, ко второму – испарение с поверхности почвы, инфильтрация в грунтовые
воды, сток воды и снос снега с поверхности почвы. Наибольший
расход влаги происходит в результате ее испарения с поверхности почвы (физическое испарение). При этом почва может иссушаться на глубину 0-20 см, а в засушливых районах – до 0-40 см
и более. Скорость испарения влаги зависит от внешних условий и
свойств почвы. Испарение увеличивается с повышением температуры и скорости ветра, оно зависит и от формы поверхности.
Волнистая поверхность (гребнистая, глыбистая) расходует
влаги больше, чем ровная. Растительный покров и мертвый опад
растений на поверхности почвы резко сокращают физическое испарение.
2.2.5. Почвенный воздух. Воздушные свойства почвы
Почвенный воздух. Воздух в почве занимает часть пор, ко-
торые не заняты водой, поэтому его содержание зависит от общей пористости и влажности. Эта зависимость, в свою очередь,
обусловливается типом почвы, структурным состоянием и степенью ее окультуренности.
Почвенный воздух – основной источник кислорода для дыхания корней растений и почвенных аэробных микроорганизмов.
Он же служит источником диоксида углерода, который используется растениями в процессе фотосинтеза. От 38 до 72 % всего ко-
73
личества СО2, пошедшего на создание урожая, растение получает
из почвы (по Б. Н. Макарову).
Почвенный воздух несколько отличается по составу от атмосферного. В нем содержится больше СО2 (от 0,1 % до 15 %), в
соответствии с этим меняется и содержание кислорода. Увеличение количества СО2 связано с биохимическими процессами: дыханием корней, деятельностью микроорганизмов и потреблением
кислорода в окислительных процессах при разложении органического вещества почвы. Увеличение содержания СО2 в почвенном
воздухе ухудшает произрастание растений. Высокие концентрации СО2 губительно действуют на развитие корневой системы
растений, при уменьшении в почвенном воздухе количества
кислорода (до 8–9 % и ниже) резко падает энергия прорастания
семян.
Между почвенным и атмосферным воздухом происходит
непрерывный обмен, в результате состав воздуха почвы выравнивается с атмосферным. Это явление называется газообменом в
почве. Чем быстрее и полнее обменивается почвенный воздух с
атмосферным, тем благоприятнее создаются условия в почве для
жизни растений.
Газообмен осуществляется через систему воздухоносных
пор почвы, сообщающихся между собой и с атмосферой. К факторам, вызывающим газообмен, относятся: 1) диффузия; 2) изменение температуры почвы; 3) изменение барометрического давления; 4) изменение количества влаги в почве под влиянием
осадков, орошения и испарения; 5) влияние ветра.
Взаимодействие почвенного воздуха с жидкой и твердой
фазами почвы происходит непрерывно. Почвы в значительных
количествах и наиболее интенсивно поглощают из воздуха водяные пары, аммиак, в меньшей степени – СО2 и О2 и относительно
мало адсорбируют азот.
Воздушные свойства почвы. К ним относятся: воздухоем-
кость и воздухопроницаемость.
Воздухоемкость почвы – объем почвенных пор, содержащих воздух при влажности почвы, соответствующей наименьшей
влагоемкости; выражается в процентах от объема почвы. Это
свойство зависит от общей и некапиллярной пористости. Чем
74
выше их величины, тем больше воздухоемкость почвы. Структурная почва обладает лучшей воздухоемкостыо по сравнению с
бесструктурной.
Воздухопроницаемость почвы – свойство почвы пропускать через себя воздух. Оно имеет большое значение в газообмене между воздухом почвы и атмосферы. Хорошей воздухопроницаемостью обладают структурные почвы, а также супесчаные
и песчаные. В почвах бесструктурных, глинистых, особенно переувлажненных, воздухопроницаемость и газообмен затруднены.
В практике сельскохозяйственного производства для создания благоприятного воздушного режима в почве используют различные приемы ее обработки: вспашку, боронование, культивацию и др.
2.2.6. Тепловые свойства почвы
Тепловой режим играет большую роль в почвообразовании,
т. к. с ним связана энергия происходящих в почве биологических,
химических, физических и биохимических процессов. Он непосредственно влияет на рост и развитие растений.
Лучистая энергия Солнца, или солнечная радиация – главный источник тепла на земной поверхности. Среднее количество
радиации, поступающей к Земле, составляет 8 Дж на 1 см
2
в одну
минуту, но количество солнечной энергии, поступающей на поверхность почвы, меньше из–за рассеивания ее атмосферой, а
также из–за отражения от земной поверхности.
Лучистая энергия Солнца, поглощаясь поверхностью почвы
и превращаясь в тепловую энергию, может аккумулироваться,
передвигаться от слоя к слою или излучаться с поверхности благодаря проявлению тепловых свойств почвы.
Тепловые свойства почвы. К ним относятся:
Теплопоглощение – способность почвы поглощать лучистую энергию солнца. Она определяется по величине альбедо (А)
в процентах. Альбедо представляет собой количество коротковолновой солнечной радиации, отраженное поверхностью почвы
и выраженное в процентах от общей величины солнечной радиа-
75
ции, достигающей поверхности почвы. Чем меньше альбедо, тем
больше почва поглощает солнечной энергии.
На теплопоглощение почвы оказывают влияние ее окраска,
влажность, покрытие растительностью, обработка. Влажные темноокрашенные почвы поглощают теплоты больше, чем светлоокрашенные, но у сухих почв этих же типов теплопоглощение
понижается. Почвы, покрытые растительностью, поглощают теплоты меньше по сравнению с почвами парового поля, без растительности.
Теплоемкость почвы – свойство почвы поглощать теплоту.
Различают удельную и объемную теплоемкость почвы. Удельная
теплоемкость – количество теплоты в джоулях, затрачиваемое
для нагревания 1 г сухой почвы на 1 оС. Объемная теплоемкость –
количество теплоты в джоулях, затрачиваемое для нагревания 1
см3 сухой почвы на 1 оС. Удельная теплоемкость для большинства минеральных почв в абсолютно сухом состоянии колеблется в
сравнительно узких пределах – 0,7123-0,838. По мере повышения
влажности теплоемкость песчаных почв возрастает до 2,933, глинистых – до 3,352, а торфянистых – до 3,771. Глинистые почвы
более влагоемки и весной медленно прогреваются. Поэтому они
называются «холодными» почвами. Легкие почвы (песчаные, супесчаные) весной прогреваются быстрее, вследствие чего их называют «теплыми».
Теплопроводность – способность почвы проводить теплоту.
Количественно она характеризуется коэффициентом теплопроводности. Он равен количеству теплоты в джоулях, проходящему
в секунду через 1 см2 почвы слоем 1 см. Теплопроводность минеральной части почвы не превышает 0,02-0,03. В сухом состоянии почвы, богатые гумусом и обладающие высокой пористостью, очень плохо проводят тепло.
Механический состав почв оказывает непосредственное
влияние на значение теплопроводности. Оно тем больше, чем
крупнее механические элементы почвы. Установлено, что теплопроводность фракции крупнозернистого песка при одинаковой
пористости и влажности в 2 раза выше, чем крупнопылеватой
фракции. Теплопроводность твердой фазы примерно в 100 раз
превышает теплопроводность воздуха, поэтому рыхлая почва
76
имеет более низкий коэффициент теплопроводности, чем плотная. При изменении плотности от 1100 до 1600 кг/м3 теплопроводность возрастает в 2-2,5 раза. Обратная зависимость обнаруживается между пористостью и теплопроводностью: при увеличении пористости от 30 до 70 % теплопроводность уменьшается в
6 раз.
Прямое влияние на теплопроводность оказывает степень
увлажнения почвы. При одинаковой дисперсности и плотности
более влажная почва характеризуется большей теплопроводностью, чем сухая. При изменении влажности пахотного горизонта
южного чернозема от 0 до 25-30 % теплопроводность возрастает
в 5 раз. При повышении влажности теплопроводность более резко увеличивается у плотных почв.
Теплоизлучение – способность почвы излучать тепловую
энергию с 1 см2 поверхности в 1 с. Оно зависит от влажности
почвы, содержания гумуса и состояния поверхности. Вода обладает наиболъшим теплоизлучением, поэтому почвы переувлажненные, особенно глинистые, излучают теплоты больше, чем сухие, песчаные. Почвы, богатые гумусом, теряют теплоты меньше,
они более теплые, чем почвы бедные им. Участки с невыровненной поверхностью обладают большим теплоизлучением, чем
ровные.
Тепловой режим почвы – совокупность всех явлений поступления, передвижения и отдачи теплоты почвой. Основной
показатель этого режима – температура почвы. Поэтому тепловой
режим часто называют температурным. Определяется он температурой почвы на различных глубинах и в разные сроки. Лучистая энергия поступает к поверхности почвы в течение года и суток с неодинаковой интенсивностью, поэтому различают годовой
и суточный ход температуры почвы.
В умеренных широтах годовой ход температуры почвы характеризуется минимумом в январе или феврале и максимумом в
июне или июле.
В течение года наибольшим колебаниям подвержена температура поверхности почвы. Годовые колебания температуры
достигают в поверхностном слое черноземов 25-30 оС, тогда как
на глубине 2 м они значительно меньше (до 10 оС).
77
Каждому почвенному типу присущи свои пределы температуры на глубине 20 см, поэтому основным показателем теплового режима почвы считается ее средняя температура на этой
глубине.
Суточный ход температуры характеризуется одним максимумом (около 13 ч) и одним минимумом (перед восходом солнца)
и поэтому имеет форму синусоиды. Наибольшая амплитуда колебания температуры в течение суток свойственна для поверхностного слоя почвы. В глубоких горизонтах колебания температуры
уменьшаются, и в слое 40-50 см ход температуры в течение суток
приближается к прямой.
В зависимости от среднегодовой температуры и характера
промерзания почвы выделяют четыре типа температурного режима почв: мерзлотный, длительно сезоннопромерзающий, сезоннопромерзающий, непромерзающий.
Мерзлотный тип температурного режима характерен для
местностей, где среднегодовая температура профиля почвы отрицательная. В таких почвах преобладает процесс охлаждения, сопровождающийся промерзанием их влаги до верхней границы
многолетнемерзлых пород. Этот тип теплового режима выражен
в почвах ряда провинций, Евразиатской полярной и ВосточноСибирской мерзлотно-таежной областей.
Длительно сезоннопромерзающий тип температурного режима проявляется на территориях, где преобладает положительная среднегодовая температура почвенного профиля. Глубина
проникновения отрицательных температур не менее 1 м, но смыкания сезонного промерзания с многолетнемерзлыми породами
не наблюдается (не исключается отсутствие многолетнемерзлых
пород). Длительность промерзания не менее 5 месяцев.
Сезоннопромерзающий тип температурного режима отличается положительной среднегодовой температурой почвенного
профиля. Промерзание не более 5 месяцев. Подстилающие породы немерзлые. Длительно сезоннопромерзающим и сезоннопромерзающим типами теплового режима охватывается наибольшая
часть территории России.
Непромерзающий тип температурного режима наблюдается
в местностях, где промерзание профиля почв и морозность не
78
проявляются. К ним относятся теплая южноевропейская зона и
области субтропического пояса.
2.3. Плодородие почв, пути его повышения
Плодородие почвы и его виды. Почва как средство сельско-
хозяйственного производства имеет ряд особенностей:
1) существенное качество плодородия;
2) площадь ограничена и не может увеличиваться;
3) разные качества, продуктивность, местоположение;
4) ее нельзя изменить;
5) она не перемещается, используется там, где создана;
6) при правильном производстве, не только не изнашивает-
ся, но и улучшается.
Под плодородием понимается способность почвы давать
урожай сельскохозяйственных культур. Основные элементы почвенного плодородия и факторы жизни растений следующие: питательные вещества в легкоусвояемых формах, влага в доступной
форме, воздух и теплота для развития корневых систем и жизнедеятельности микроорганизмов. Все они взаимно влияют друг на
друга и на плодородие почвы. В сельскохозяйственном производстве эту взаимосвязь необходимо учитывать.
Существует несколько категорий плодородия почв:
1) естественное (природное), или потенциальное плодородие; 2) искусственное; 3) эффективное (действительное), оно же
суммарное; 4) экономическое.
Естественное плодородие развивается в почве в результате
природного почвообразовательного процесса. Этим плодородием
обладают в чистом виде лишь целинные, необработанные человеком земли. Естественное плодородие определяется свойствами
почв и их составом и в зависимости от этого может быть разным:
высоким или низким. Являясь потенциальным плодородием, оно
характеризуется содержанием гумуса в почве, валовых запасов
фосфора, калия, азота. При использовании почвы как средства
сельскохозяйственного производства потенциальное плодородие
превращается в эффективное или экономическое плодородие,
79
проявляющееся в величине урожая сельскохозяйственных растений.
Производственная деятельность человека (обработка почвы, внесение удобрений, различные виды мелиорации и т. д.) создает искусственное плодородие почвы.
Эффективное плодородие представляет собой суммарное
выражение естественного и искусственного плодородия. Оно характеризуется наличием подвижных, усвояемых форм питательных веществ и доступной влаги. Эффективное плодородие –
часть потенциального плодородия, которое реализуется в виде
урожая при данных погодных условиях и агротехнике. Оно динамично, подвижно и изменяется в течение теплого периода года.
Самый высокий уровень имеет весной, перед посевом культур,
самый низкий – к концу вегетации, перед уборкой урожая. Выделяют 2 периода: накопление (восстановление) эффективного плодородия (август, сентябрь, первая половина октября) и использование (апрель, май, июнь, июль, первая половина августа).
Экономическое плодородие определяется урожайностью,
уровнем развития производительных сил общества, затратами
труда и особенностями местоположения (удаленность от центра,
удобность использования и др.). Участки почв с одинаковым
уровнем естественного плодородия, но разным расположением
будут иметь неодинаковое экономическое плодородие.
Плодородие почв – понятие относительное и определяется
не только ее свойствами, но и особенностями выращивания культур. Например, на легких почвах высокий урожай картофеля, для
сахарной свеклы более благоприятна твердая почва.
Способы повышения плодородия почвы. В связи с резким
падением плодородия почвы, уменьшением содержания гумуса,
углерода, азота в ней, первостепенное значение приобретает вос-
производимость плодородия почвы. Это непрерывно возобнов-
ляющийся процесс производства сельскохозяйственной продукции. Если наблюдается возобновление в прежних пределах – оно
называется простым, если в больших – расширенным.
Важнейший принцип земледелия – расширенное воспроизводство плодородия почв. Сейчас плодородие восстанавливается
лишь на 60-80 %.
80
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]