Почвенный воздух и его значение для растений и почвы

ЛЕКЦИЯ №5

Оценка весенних влагозапасов (по методике Гидрометеослужбы)

Слой почвы, м	Продуктивная влага, мм	Оценка
0…1,0 м	<90	Плохие
	90…130	Удовлетворительные
	>130	Хорошие
0…0,2 м в период кущения	>30	Хорошие
	20…30	Недостаточные
	>20	Плохие
Посевной слой		Удовлетворительные
	<15	Неудовлетворительные
	<5	Всходы не появляются

Контрольные вопросы

1. Водный режим почвы и его типы.

2. Оценка условий увлажнения с помощью ГТК.

3. Силы взаимодействия жидкой влаги с почвой.

4. Формы (категории) почвенной влаги по её физическому состоянию.

5. Формы (категории) почвенной влаги по её подвижности.

6. Формы (категории) почвенной влаги по её доступности растениям.

7. Передвижение капиллярной влаги в почве.

8. Передвижение парообразной влаги в почве.

9. Водно-физические константы (ПВ, НВ, ВЗР (ВРК), ВУЗ, МГ).

10. Баланс почвенной влаги, его основные приходные и расходные статьи.

11. Основные пути регулирования водного режима почвы.

Тема: Воздушно-тепловой режим почвы и основные пути его регулирования в земледелии

План лекции

1. Почвенный воздух и его значение для растений и почвы

2. Приёмы регулирования воздушного режима

3. Значение тепла в жизни растений и почвы и основные тепловые свойства почвы

4. Основные пути регулирования теплового режима почвы в земледелии

Почва – трёхфазная система и в пространстве между частицами её твёрдой фазы находятся вода и воздух, причём масса этих фаз сильно различается. Масса воздушной фракции невелика:5…6 тонн в метровом слое почвы на гектаре, в то время как воды – 1500…4000 тонн, а твёрдой фазы – 10000…15000 тонн. Но роль её в жизни растений и почвы велика, и поэтому в почве обязательно должно находиться определённое количество воздуха. Он поступает в почву из атмосферы в процессе воздухообмена, а также образуется в ней в результате микробиологических и химических процессов.

Показателем содержания в почве воздуха является порозность аэрации или просто аэрация почвы. Она равна общей порозности за вычетом объёма, занятого водой. На пахотных почвах она колеблется, по данным почвоведов, от 8 до 36% и должна быть не менее 15% (рис. 1, 2).

Аэрация – величина переменная. Чем больше общая и некапиллярная пористость и меньше влажность почвы, тем аэрация выше; напротив, с увеличением плотности и влажности почвы она уменьшается.

Достаточная аэрация необходима для поддержания нормального состава почвенного воздуха. Каким же он должен быть? Сведения о составе почвенного воздуха на светло-каштановых почвах представлены в табл. 1.

Таблица 1

Состав почвенного воздуха на светло-каштановых почвах, %

(по данным А. В. Вадюнина, ТСХА)

Воздух	Газ
N2	О2	СО2
Атмосферный	78,1	20,9	0,03
Почвенный	78,1	19,0…20,0	0,05…2
Максимальные изменения	Постоянная	До 1…3%	До 10%
Допустимые значения	-	Не менее 2…3%	Не более 1%

Для почвенного плодородия наибольшее значение имеют такие компоненты как О₂, СО₂ и водяной пар. Кислород почвенного воздуха необходим для дыхания корней, прорастания семян, жизнедеятельности аэробных микроорганизмов, а также протекания в почве окислительных процессов. При падении его содержания до 1…2%, корни растений замедляют свой рост, а также начинают отнимать кислород от растворённых в воде окисных соединений, превращая их в токсичные для растений закисные и вызывая самоотравление растений.

Важное значение имеет такой компонент почвенного воздуха как оксид углерода СО₂, который постоянно образуется в почве в результате различных биохимических процессов. Оттуда он поступает в атмосферу и используется для фотосинтеза растениями. Без этого уже через сутки растения поглотили бы всю углекислоту из приземного слоя атмосферы (10…20 м) и наступило бы углеродное голодание растений, так как до 90% потребляемой растениями углекислоты – почвенного происхождения.

Но если увеличение концентрации СО₂ в приземном слое воздуха процесс положительный, то при значительной (>1%) концентрации в почве он оказывает токсичное влияние на рост корней и почвенные микроорганизмы.

Важным компонентом почвенного воздуха является также и водяной пар. Он играет заметную роль в процессах передвижения почвенной влаги, а при конденсации переходит в капельно-жидкую форму, усвояемую растениями.

Таким образом, для поддержания благоприятного воздушного режима необходим постоянный воздухообмен между почвой и атмосферой, что происходит за счёт двух процессов – конвекции и диффузии.

Конвекция – передвижение всей воздушной массы в целом из почвы в атмосферу и наоборот (рис. 3).

Факторы конвекции:

1. изменение температуры почвы (днём почва нагревается, содержащийся в ней воздух расширяется и поступает в атмосферу – «выдох», ночью, когда она остывает и почвенный воздух сжимается, происходит «вдох»);

2. осадки, полив – вода вытесняет воздух из почвы и, напротив, при её иссушении атмосферный воздух поступает в почву;

3. ветер, который вентилирует почву;

4. изменение атмосферного давления (при его увеличении воздух из атмосферы поступает в почву и наоборот).

Диффузия – передвижение отдельных компонентов воздуха из-за изменения их концентрации в атмосферном и почвенном воздухе (рис. 4).

Так как концентрация СО₂ в почве всегда выше, он постоянно поступает из неё в атмосферу, где его меньше. Напротив, О₂ поступает из атмосферы в почву, где его меньше. Водяной пар может передвигаться в обе стороны, в зависимости от того, где его в данный момент больше.

2. Приёмы регулирования воздушного режима

В нормальных условиях воздухообмен происходит быстро, так что ежечасно обновляется весь почвенный воздух в слое 0…0,2 м. Этот процесс должен быть таким, чтобы обеспечивать нормальное содержание О₂ и СО₂ в почве, но не излишним, так как это приводит к потерям парообразной влаги и иссушению почвы. Отсюда вытекает необходимость регулирования воздушного режима почвы.

Основные мероприятия по регулированию воздушного режима почвы, то есть её аэрации, складываются из следующих приёмов.

1. Придание почве оптимального строения и сложения, то есть рыхления излишне плотной и уплотнения излишне рыхлой почвы. Для этого необходимо, чтобы в засушливых условиях её общая порозность составляла 55…60%, а соотношение узких капиллярных пор, где находится вода, и широких некапиллярных, где при оптимальном увлажнении почвы находится воздух, было в пределах 2/1…3/1, то есть преобладали узкие поры. В увлажнённых районах, где не хватает аэрации, это соотношение должно быть 1/1.

Тяжелосуглинистые светло-каштановые почвы перед уборкой могут уплотняться до 1,35…1,45 т/га, а их общая порозность- уменьшаться до 50%. После обработки они разрыхляются до плотности 0,9…1,0 т/га и общей порозности 65…70%. И та, и другая позиция неблагоприятны для растений, поэтому требуется соответствующая корректировка в зависимости от состояния почвы перед посевом и во время вегетации растений.

2. Улучшение структуры почвы, за счёт которой естественным образом благоприятно складываются все режимы почвы, в том числе и воздушный.

3. Своевременное уничтожение почвенной корки на поверхности поля, междурядные культивации посевов пропашных культур.

4. Борьба с так называемой «плужной подошвой», то есть предотвращение образования уплотнённой прослойки внутри почвы, для чего надо применять разноглубинную обработку почвы.

5. Во влажных районах к этим приёмам добавляется борьба с переувлажнением почвы (дренаж, гребневая культура, поверхностный отвод излишка воды).

Наибольшее значение приёмы регулирования воздушного режима почвы имеют в переувлажнённых районах, где аэрация является главным лимитирующим фактором земледелия.

Дата добавления: 2014-12-27