Жидкая фаза почвы
Жидкая фаза почвы (вода, почвенные растворы) является ее неотъемлемой частью и выполняет разнообразные функции.
Именно эта фаза обеспечивает перераспределение веществ в почвенном профиле и формирует его как целостную систему. В самом процессе перемещения продуктов фотосинтеза и почвообразования в жидкой фазе можно выделить три типа элементарных почвенных процессов:
- мобилизация (метаморфизм минеральных или органических веществ, часто просто растворение), приводящая к элювиированию (потере) элементов, коллоидов и органоминеральных соединений;
- миграция веществ в почвенном профиле и за его пределы;
- осаждение веществ в разных формах (иммобилизация, аккумуляция) в области барьеров — физического (изменение плотности и структуры порового пространства, испарительный барьер на границе капиллярной каймы, градиенты влажности), биохимического (карбонатизация, сульфатизация), физико-химического (изменения окислительно-восстановительных и кислотно-щелочных условий, поглотительной способности).
Процессы перемещения вещества и энергии с жидкой фазой почвы
С осаждением веществ связано образование иллювиальных горизонтов.
Соотношение процессов элювиирования, миграции и иллювиирования определяет тип строения почвенного профиля. Эти процессы отражены в названиях многих генетических горизонтов, что способствует пониманию генезиса почв.
Почвенная влага представляет собой, во-первых, особую физико-химическую систему, в которой протекают различные процессы и химические реакции, необходимое звено в межфазных взаимодействиях, во-вторых, транспортную геохимическую систему, обеспечивающую перемещение продуктов почвообразования в профиле и экосистеме, в-третьих, систему жизнеобеспечения растений, поденных животных и микроорганизмов.
Категории почвенной влаги
Вода в почвах может находиться в разных состояниях, отличающихся физическими свойствами и функциями. Порции почвенной воды, обладающие одинаковыми свойствами, называются категориями, или формами, почвенной влаги.
Различают пять категорий почвенной влаги: химически связанная; парообразная; физически связанная, или сорбированная; свободная; твердая.
Категории (формы) почвенной влаги
Химически связанная вода представлена гидроксильной группой ОН химических соединений (гидроксиды железа, алюминия, марганца, органические и органо-минеральные соединения, глинистые минералы) и целыми водными молекулами кристаллогидратов (например, гипс — CaSO4 · 2Н2O). Эта вода входит в состав твердой фазы почвы и не является самостоятельным водным телом и растворителем, не перемещается.
Парообразная вода всегда содержится в почве. При понижении температуры почвы парообразная вода в результате конденсации переходит в жидкую. Она играет чрезвычайно важную роль в обеспечении почвенных обитателей водой в условиях резкого дефицита доступной влаги.
Физически связанная, или сорбированная, вода — это вода, сорбированная на поверхности твердых частиц. В зависимости от прочности удержания воды сорбционными силами твердых частиц, физически связанная вода подразделяется на две подсистемы: прочносвязанную и рыхлосвязанную.
Прочносвязанная вода — это вода, поглощенная почвой из парообразного состояния. Свойство почвы сорбировать парообразную влагу на поверхности твердых частиц называют гигроскопичностью почв, а поглощенную таким образом влагу — гигроскопической. Гигроскопическая влага неподвижна, не замерзает, не растворяет электролиты, не доступна растениям.
Предельное количество воды, которое может быть поглощено почвой из парообразного состояния при относительной влажности воздуха 94—98 %, называют максимальной гигроскопической водой. Значение этого показателя зависит от величины удельной поверхности почвы и обычно изменяется от 0,5—1,0 % (в песчаных Сдабогумусированных почвах) до 15—16% (в сильногумусированных суглинистых и глинистых почвах). В торфяных почвах МГ может достигать 30—50 %.
Рыхлосвязанная (пленочная) вода — это вода, поглощенная из жидкого состояния и удерживаемая в почвах на поверхности частиц сорбционными силами сверх значений максимальной гигроскопичности. Пленочная вода может очень медленно перемещаться в жидкой форме. Она частично доступна для растений.
Свободная вода находится вне зоны действия сорбционных сил. Эта форма воды подразделяется на два подтипа: капиллярную и гравитационную.
Капиллярная вода удерживается в почвенных капиллярах под действием менисковых (капиллярных) сил. Менисковые силы проявляются в порах диаметром от 3 до 100 мкм. Капиллярная вода высоко подвижная. Она подразделяется на капиллярно-подвешенную и капиллярно-подпертую. Капиллярно-подвешенная вода образуется при промачивании почв сверху (во время дождя или полива). Она удерживается в почве менисковыми силами и как бы «висит» над сухим слоем. Капиллярно-подпертая вода — это капиллярная вода, связанная с грунтовыми водами и с водоподъемной способностью почвы.
Гравитационная вода свободно стекает в почве под действием гравитационных сил. Если все поры в почве заполняются водой, то в почве формируется водоносный горизонт. Воды внутрипочвенных: водоносных горизонтов подразделяют на грунтовые, почвенной грунтовые и почвенные (почвенная верховодка — гравитационная) вода, временно скапливающаяся с образованием водоносного горизонта в профиле почвы над водоупорным слоем). Характерна для почв на двучленных почвообразующих породах.
Твердая вода в почве — это лед, образующийся при промерзаний почвы в зимний период. Лед разрыхляет почву и играет важную роль в формировании почвенной структуры. Поскольку почвенная вода — всегда раствор, температура ее замерзания ниже 0 °С. В результате закупорки пор льдом в почве возможно образование водонепроницаемого «запирающего» слоя в весенний период, над которым временно застаивается внутрипочвенная вода.
Все формы воды в почве образуют единую водоносную систему. Парообразная, химически и физически связанные формы води всегда присутствуют в почве. Гравитационная вода появляется в почве периодически, после выпадения осадков объемом выше 5 мм. При залегании уровня грунтовых вод в границах профиля гравитационная вода может находиться в почве постоянно. Содержание капиллярных форм влаги в почве зависит от частоты выпадений осадков и расхода влаги на транспирацию и испарение. При близком залегании уровня грунтовых вод капиллярная влага присутствует в профиле почвы постоянно.
Почвенные растворы
По В. В. Докучаеву, почвенная влага — это своего рода «кровь ландшафта», насыщенная разнообразными химическими элементами вода, по В. И. Вернадскому, — это «основной субстрат жизни», активный участник всех почвенных процессов.
Почвенный раствор — это жидкая фаза почвы, особая геохимическая система, включающая растворенные соли, органические и органо-минеральные соединения, газы и коллоиды. Почвенный раствор является продуктом почвообразования и жизнедеятельности почвенных обитателей. Приведена схема, помогающая представить влияние разных форм почвенной влаги на формирование почвенного раствора. Он включает в себя все формы свободной, капиллярной, рыхлой и частично прочносвязанной воды.
Почвенный раствор образуется в процессе взаимодействия поступающей в почву атмосферной (поливной) или грунтовой влаги с твердой, газообразной и живой фазами почвы. Он характеризуется составом катионов и анионов. К важнейшим катионам почвенного раствора относятся Са 2+ , Mg 2+ , Na + , К + , NH4 + , Н + , Al 3+ , Fe 3+ , Fe 2+ . Среди анионов преобладают HCO3 2- , CO3 2- , NO3 — , Cl — , SO4 2- , H2PO4 — , HPO4 2- .
Величина pH почвенных растворов изменяется в широком диапазоне: от 3—4 в кислых почвах до 8—9 в карбонатных, достигая максимума (10—11) в солонцах и содовых солончаках.
Концентрация растворов в разных типах почв изменяется от десятков миллиграммов до нескольких граммов на 1 л раствора. В засоленных почвах концентрация почвенного раствора может достигать нескольких десятков граммов на 1 л. Наиболее низкими концентрациями характеризуются подзолистые и болотные почвы Нежной зоны.
Содержание углерода в почвенных растворах подзолистых почв достигает нескольких десятков миллиграммов на 1 л.
Тесная связь с испарением, с жизнедеятельностью растений и микроорганизмов обусловливает ярко выраженную суточную и сезонную динамику концентрации и состава почвенного раствора; Изменение концентрации и состава раствора в свою очередь приводит к изменению режима водного и минерального питания растений.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Источник
Уход за почвой: жидкая фаза или почвенный раствор
Шестое свойство – способность почвы обеспечивать растения водой.
Жидкая фаза почвы – почвенный раствор – это среда, где совершаются все процессы поглощения элементов питания из раствора и почвенно-поглощающего комплекса корнями растений и обменная ответная передача из корней ионов водорода и ОН в почвенный раствор.
Это в основном плёночная вода, она окружает все частицы почвы и корни, обволакивает их вокруг, создавая благоприятные условия для обменных процессов между корнем и почвенно-поглощающим комплексом. В почве почти нет свободной воды, ведь она легко уходит в более глубокие слои.
Связная вода, плёночная вода почвы не может всасываться корнем, как это делает насос. Почва – это не стакан с водой, а растения – это не насос. Вода корнями не может просто всасываться, она также поглощается корнями обменно на гидрофильных коллоидных частицах, как и все другие питательные элементы.
Влажность почвы играет ведущую роль в плодородии. Растворимость различных соединений в почве и их поглощение растениями в очень сильной степени зависит от её влажности. Из сухой почвы корни растений взять элементы питания не могут. В переувлажнённой почве питание также затруднено из-за того, что возникает недостаток кислорода для корней растений, и в ней накапливаются закисные соединения, токсичные для корней, поэтому они не получают питания и быстро отмирают.
В итоге растение тоже погибает. Особенно вредно попеременное увлажнение и высушивание почвы. В таких условиях все удобрения могут перейти в недоступное для растений состояние. Поэтому почва постоянно должна иметь оптимальную влажность и полностью обеспечивать потребность растений в воде, а это достигается своевременными и обильными поливами по всей площади питания растений.
В жаркое время года запасов зимне-весенней влаги в почве может хватить только на две-три недели. Поэтому нужно проводить закрытие влаги путём ранневесеннего боронования грядок, чтоб нарушить капиллярный подъём воды к поверхности почвы и снизить испарение. Боронование часто сочетают с мульчированием почвы и поливом.
Есть ещё некоторые сложности в создании оптимальной влажности почвы – они заключаются в невыровненности почвы. Представим себе следующую ситуацию. Одно растение растёт на холмике, а другое – в небольшом понижении. И вот идут дождь или полив, растение на холмике будет голодным, так как вода утечёт в понижение, а растение в ямке получит двойную порцию воды и окажется в болоте.
Чтобы исправить ситуацию, нужно сделать так, чтобы микрорельеф участка был достаточно ровным, а вода распределялась всем растениям поровну. И если вы хотите в достатке обеспечить растения водой, нужно в первую очередь выравнивать почву на участке, то есть всегда поддерживать оптимальную его выравненность, чтобы обеспечить качественный полив.
Почва – очень сложная система, она живёт и умирает, как и всякое живое тело. В каждой климатической зоне формируются свои специфические почвы. В таёжной зоне, а к ней относится и наш Северо-Западный регион, преобладает промывной тип водного режима, когда количество выпавших осадков значительно превышает испарение, избыток воды просачивается в глубокие слои и формирует дерново-подзолистые почвы.
А там, где подпочвенные слои не пропускают воду, возникают болотные почвы. Дерново-подзолистые почвы формируются на ровных участках суши, а болотные – на пониженных территориях, где и появляются низинные болота. Поэтому наши почвы нуждаются в мелиорации (улучшении) и, в первую очередь, в отводе избыточной воды.
Все садоводства закладывались именно так, после постройки мелиоративной системы. Но на этом мелиорация не заканчивалась. Многие садоводы думают, что болота находятся где-то в лесу, и ошибаются. Болото образуется и на дачном участке. Размер заболоченного места различный, от 20 см в диаметре до нескольких метров. Если внимательно приглядеться, то можно найти у себя на даче много заболоченных мест. Это проблемные участки, и они в первую очередь должны улучшаться, нужно активно бороться за их плодородие.
Очень важно, чтобы на конкретном дачном участке почвенный покров был ровным, нужно избегать малейших неровностей рельефа, иначе в понижениях будет застаиваться вода и формироваться болотный процесс. На возвышениях могут появляться процессы эрозии почвы и смыва её. Поэтому нужно бороться даже с небольшим застоем воды, так как она сразу же может изменить ход почвообразовательного процесса, дерново-подзолистый процесс сменится болотным.
Выравнивать участок никогда не поздно, нужно эту работу проводить всегда, практически при каждой обработке почвы. После этого и поливать проще, и легче создавать хорошее плодородие в отношении обеспечения растений водой. Таким образом, следующий шаг по пути создания плодородной почвы – обеспечение растений водой. Он заключается в выравнивании поверхности почвы.
Нужно не делать глубоких борозд между грядками и клумбами, а регулярные и обильные поливы проводить не только около стебля растения, но и вокруг него и междурядий по всей площади питания соответствующей культуры. Поливать нужно нечасто, но обильно – это основное правило для повышения плодородия почвы.
Седьмое свойство плодородия – обеспечение растений кислородом. В воздухе вполне достаточно кислорода, надо только создать хорошие условия для лучшего газообмена между почвой и атмосферным воздухом. Для этого почву нужно хорошо рыхлить, с образованием корки бороться боронованием, усиливать газообмен между почвенным воздухом бедным кислородом и атмосферным путём оптимального полива грядок.
Вода, вытесняя почвенный воздух, заменит его атмосферным. Следовательно, следующий шаг по пути создания плодородной почвы – это соблюдение правильной агротехнической её обработки, которая позволяет обеспечить растения кислородом.
Таким образом, весь процесс создания плодородной почвы состоит из шести основных методов и технологий – внесение органических и известковых удобрений, глинование или пескование почвы, применение всего комплекса минеральных удобрений, выравнивание поверхности почвы при обработках, строгое соблюдение агротехники возделывания конкретной культуры. При обязательном и строгом выполнении всех методов и технологий можно легко достичь высокого плодородия почвы, которое будет гарантировать получение хорошей урожайности растений, а также отличное качество растениеводческой продукции.
Подводя итог, в концентрированном виде все мероприятия по поддержанию плодородия почвы можно выразить следующим образом: вносить удобрения необходимо каждой весной под перекопку на глубину 18 см с оборотом пласта: навоза – 8000-10000 г/м? , доломитовой муки – 200-300 г/м?, нитрофоски – 100-150, борной кислоты – 0,2, медного купороса – 0,2, молибдата аммония – 0,1 г/м? , а для плодово-ягодных культур нужно ещё добавить 0,1 г/м? сульфата цинка и для овощных культур 0,1 г/м? сульфата кобальта.
При посеве или посадке растений в рядки или гнёзда необходимо обязательно вносить по 7-10 г/м? суперфосфата в качестве припосевного удобрения. После этого не нужно будет заботиться о подкормках и думать, чтоб ещё внести. В этом случае почва будет способна обеспечивать растения всеми необходимыми для его роста и развития питательными веществами.
Удобрения должны сочетаться с поливами, хорошей агротехникой, глинованием и пескованием участка. Этот комплекс работ и удобрений нужно применять ежегодно и комплексно и независимо от того, будут ли выращиваться культурные растения или участки будут содержаться под паром. Только в этом случае почва будет всегда плодородной.
Источник