Сельское хозяйство | UniversityAgro.ru
Агрономия, земледелие, сельское хозяйство
Популярные статьи
Воздушный режим почв
Воздушный режим почв — совокупность процессов взаимодействия растений с газами, содержащимися в почве.
Воздух, содержащийся в почве, его состав и газообмен с приземным слоем атмосферы относятся к земным факторам жизни растений.
Навигация
Значение воздуха в жизни растений
В процессе жизнедеятельности, растения, в противоположность процессу фотосинтеза, дышат, потребляя кислород и выделяя углекислый газ. Благодаря дыханию в растениях происходят окислительные реакции, в которых высвобождается энергия для роста и развития.
В.И. Вернадский отмечал, почва, взятая без газов, не есть почва. Говоря о значении биохимических процессов, о значении почвы в области биосферы, указываем тем самым на главенствующую роль газов в почвенных процессах.
Кислород воздуха необходим для прорастания семян. Семена, помещенные на дно сосуда и покрытые слоем воды, набухают, но не дают проростков. При контакте семян с воздухом, они дружно прорастают.
Надземная часть растений обеспечивается кислородом лучше, чем подземная. Однако иногда в практике земледелия бывает, что растения погибают от его недостатка в приземном слое воздуха. Например, в посевах озимых культур, при выпадении большого количества снега на не замерзшую почву, растения продолжают вегетировать, быстро расходую запасы кислорода под снегом. Так как новые порции кислорода не поступают, это приводит к задыханию озимых, в результате чего происходит выпревание озимых хлебов. Аналогичная ситуация складывается при образовании ледяной корки в посевах озимых.
Корневая система также нуждается в кислороде. Отношение культурных растений к недостатку почвенного воздуха различно. Наиболее требовательны в этом отношении — бобовые, масличные, корне- и клубнеплоды; менее чувствительны — зерновые, за счет частичного снабжения корней кислородом по воздухоносным полостям стеблей. Особенно сильно полости развиты у кукурузы и риса.
Кислород воздуха играет важную роль для почвенных микроорганизмов, разлагающих растительные остатки в почве. Азотфиксирующим бактериям, для нормально жизнедеятельности также нужен азот.
Источник
+7 (903) 138-07-39
Аэрация почвы: необходимость, способы и правила
К мероприятиям по повышению иммунитета относят метод инжектирования (аэрации) корнеобитаемого почвенного слоя вокруг дерева аэрационным инжектором, с внесением стабилизирующих элементов.
Дерево не может существовать без воздуха. Если его содержание в почве снижается до 14%, корни повреждаются, а при достижении 11% – начинают отмирать. В естественной среде почва не нуждается в мерах по насыщению воздухом, разве что в условиях длительного переувлажнения, например, после весеннего застойного паводка. В городе же ситуация обстоит иначе. Транспорт, пешеходы, засыпка грунтом – всё это вызывает уплотнение почвы и нарушение газообмена. В особой зоне риска находятся деревья, расположенные в местах строительных работ, где применяется много тяжёлой строительной техники и компрессорных установок.
Из-за дефицита кислорода в прикорневой зоне погибает микориза, отмирают корневые волоски, возникают поражения и раны, растение уже не может в полной мере противостоять вредителям и распространению гнили. Изменения видны невооружённым глазом – лиственный покров становится редким, листья желтеют и рано опадают, усыхают тонкие ветви и оголяется верхушка кроны. Все это приводит к снижению жизнестойкости, дерево отстаёт в росте и, если вовремя не предпринять защитные меры, растение ждёт неминуемая гибель.
Как увеличить содержание кислорода в почве?
Самый известный способ – взрыхлить поверхностный слой вручную, используя лопату и перекопочные вилы. К сожалению, этот устаревший метод не избавляет от глубокого уплотнения, к тому же его применение чревато риском повреждения поверхностных корней. Полезно заранее создавать условия для естественного поддержания наличия пор в почве – высаживать многолетники или мелкие кустарники в зону, определяемую проекцией кроны на землю, и защищать верхние слои огораживанием или укрытием от антропогенного воздействия. Однако эти мероприятия не всегда осуществимы, да и проводить их необходимо до того, как дерево начнет себя плохо чувствовать. Если момент упущен, нужны радикальные меры – аэрация и рыхление с использованием специальных приборов и систем.
Аэрация почвы – естественное (различными почвенными организмами) или искусственное (человеком) насыщение почвы атмосферным воздухом.
Главная задача аэрационно-разрыхляющих работ – устранение уплотнений в почве и доставка растворов удобрений и микроэлементов непосредственно к корням. Зачастую с помощью аэрационного инжектирования в почву вводят специальный пористый материал, который стабилизирует её структуру, поддерживая поры открытыми и впитывает избыточную влагу, которую при необходимости в сухой период отдаёт. Так поддерживается газо- и водообмен в корневой зоне.
Аэрационные стержни и инжекторы
Для быстрой вентиляции почвы применяют аэрационные инжекторы. С помощью аэрационной иглы специалист может производить обогащение разных слоёв почвы кислородом за счет подачи и распространения сжатого воздуха.
Чтобы эффект был долговременным, вместе с воздухом можно вводить гранулы фиксирующих средств, которые поддерживают структуру почвы и предотвращают быстрое закрытие образовавшихся пор. Инжекторы отличаются по принципу действия – одни могут только вносить воздух, другие модели, помимо аэрации, позволяют доставлять в почву жидкие или твёрдые удобрения. Чтобы устройство не причинило вред корням, аэрационная игла должна проходить на нужную глубину без чрезмерных вибраций и подавать воздушный поток давлением максимум в шесть бар.
Там, где нет возможности применить инжектор, в тех случаях, когда прикорневая зона закрыта асфальтом, бетоном или брусчаткой, устанавливают аэрационные стержни. Отверстия для стержней пробуривают в дорожном покрытии на расстоянии до полутора метров друг от друга внутри площади приствольного круга и при необходимости за его пределами. Глубина бурения обычно составляет 60-100 сантиметров, диаметр отверстия – от 15 до 20 сантиметров. Чтобы в отверстия не попал мусор, их закрывают защитными колпаками.
В качестве стержней используют самые разные материалы: это могут быть и перфорированные трубы, и пластиковые шланги с пористым содержимым, и конструкции с оболочкой из кокосового волокна и пластиковыми шариками внутри, главное – чтобы стенки трубок имели отверстия. Аэрационные стержни дают надежду на многолетний эффект: вокруг пористых стенок происходит постепенное насыщение почвы кислородом и создаются благоприятные условия для активности почвенных организмов.
Кому доверить аэрационные работы?
Аэрация – необходимое мероприятие для укрепления иммунитета дерева в городской среде. Однако, чтобы организовать аэрационные работы, требуются специальные знания и дорогостоящее оборудование. Лишь профессионал способен правильно оценить характеристики почвы и решить, вводить ли дополнительно удобрения, какой инжектор выбрать, где пробурить отверстия для стержня и главное – как действовать, чтобы не повредить корни.
И не стоит ждать быстрых результатов, ведь почва восстанавливается медленно: меры по её оздоровлению не сразу дают эффект и должны повторяться с определённой индивидуально подобранной периодичностью. Поэтому нужно помнить: проще предупредить уплотнение, чем его исправить.
Источник
Интересное об аэрации почвы: почему необходимо аэрировать почву
Добавить в избранное
Любой вид почвы состоит из 3 фракций: твёрдая, жидкая и газообразная. Качество почвы, её плодородность зависит от правильного соотношения этих фракций. Для чего же нужен воздух в почве, какие функции он выполняет? Он важен для жизнедеятельности корневой системы растений, через которую они не только получают полезные вещества и влагу, а и потребляют кислород.
Аэрация
Для того, чтобы уменьшить плотность грунта, облегчить доступ полезных веществ, влаги и кислорода к корням культур, следует проводить такой агротехнический приём, как аэрация.
Частота проводимой процедуры зависит от таких факторов, как вид почвы, нагрузка на неё.
Какие же существуют способы аэрации почвы? Рассмотрим некоторые из них.
Обработка механическим способом
К таким приёмам относится перепахивание, перекапывание, все варианты глубокого воздействия, направленные на разрыхление слежавшейся земли, насыщение её кислородом.
Когда огород засеян, процедуру можно проводить только между грядками. Злоупотреблять такими методами не стоит, поскольку можно нарушить структуру почвы, а если на больших территориях обработка проводится с помощью сельскохозяйственной техники, то под тяжестью её земля ещё больше уплотняется, тем самым, наоборот, мешая поступлению воздуха.
Профилирование поверхности участка
Этот метод подразумевает создание высоких грядок. Подходит способ для районов, характеризующихся постоянными обильными осадками, где из-за избытка влаги почва испытывает недостаток кислорода. Это явление наиболее характерно для определённых видов грунтов: глинистых, солонцеватых, которые отличаются плотностью и тяжестью. На таких территориях в период затяжных дождей образуется постоянный застой воды.
В таких случаях формирование высоких гребней или грядок поможет избыточной влаге скапливаться между рядами посадок, в то время, как растения будут находиться выше уровня луж, тем самым получая достаточно кислорода для своих корневых систем.
Улучшение структуры почвы
Важной составляющей процесса повышения насыщения кислородом грунта является улучшение его структуры. На маленьких участках можно добиться значительного повышения показателей плодородности путём внесения песка.
На больших территориях применяют другие методы:
- вносят органические подкормки,
- высевают растения-сидераты.
За счёт этих агроприёмов повышается содержание гумуса в почве, что, в свою очередь, помогает достичь хорошей воздухопроницаемости.
Правильный полив растений
Одним из основных способов обеспечения хорошей воздухопроницаемости грунта является оптимальный полив культур на протяжении всего вегетативного периода. Самой распространённой причиной недостатка кислорода в земле является неправильный режим полива, а также излишки влаги.
Поэтому очень важно знать, в каком объёме и как часто необходимо поливать ту или иную культуру, произрастающую на вашем участке.
Насыщение почвы кислородом играет крайне важную роль для её плодородности, а также для жизнедеятельности выращиваемых культур. Как видите, процедуры повышения воздухопроницаемости грунтов на приусадебном участке не являются сверхтрудозатратными, каждый дачник способен с ними справиться.
Источник
Процесс насыщения почвы воздухом
Глава 8. ПОЧВЕННЫЙ ВОЗДУХ
Воздушная фаза почвы – важная и наиболее динамичная составная часть почвы, находящаяся в тесной взаимосвязи с остальными фазами. Почвенным воздухом называется смесь газов и летучих органических соединений, заполняющих почвенные поры, поэтому почвенный воздух является конкурентом почвенного раствора. Количество и состав почвенного воздуха оказывают большое влияние на развитие и жизнедеятельность растений и микроорганизмов, растворимость химических соединений и их миграцию в профиле, на интенсивность почвенных процессов.
§1. Состав почвенного воздуха
Количество воздуха в почве и его состав зависят от ее воздухоемкости и воздухопроницаемости, а также от пористости и влажности, так как почвенный воздух занимает все поры, в которых нет воды. При одной и той же влажности в структурных почвах, обладающих некапиллярной пористостью, воздуха больше, чем в бесструктурных. Дополнительное насыщение почвы водой влечет за собой вытеснение из нее воздуха. Воздушный режим наиболее благоприятен в структурных и рыхлых почвах.
Главными источниками газовой фазы являются атмосферный воздух и газы, образующиеся в самой почве. Химический состав почвенного воздуха тесно связан с атмосферным, так как идет постоянный газообмен, но количественный показатель составляющих газов отличается, что обусловлено и физическими свойствами самой почвы. Чем более пористая почва, тем ближе составы почвенного и атмосферного воздуха. В результате дыхания микроорганизмов и корней растений почвенный воздух обычно намного богаче углекислым газом и беднее кислородом (табл. 12).
Если состав атмосферного воздуха в целом постоянный, то содержание кислорода и углекислого газа в почвенном воздухе может сильно колебаться.
Состав атмосферного и почвенного воздуха
В пахотных хорошо аэрируемых почвах с благоприятными физическими свойствами содержание и СО2 в течение вегетации растений не превышает 1 – 2 %, а содержание О2 не бывает ниже 18 %. При переувлажнении в тяжелых пахотных почвах содержание СО2 может достигать 4 – 6 % и более, а О2 падать до 17 – 15 % и ниже. В заболоченных почвах наблюдаются еще более высокие концентрации СО2 и низкие О2. Оптимальное содержание О2 и СО2 в почвенном воздухе соответственно 20 % и 1 %. При такой обеспеченности кислородом в почве развиваются аэробные процессы и создаются благоприятные условия для произрастания растений. Для пропашных культур (овощные и др.) желательно минимальное содержание О2 не ниже 17 %, зерновых – не ниже 14 % (овес хорошо растет и при 10 % О2). Основными потребителями кислорода в почве являются корни растений, аэробные микроорганизмы и почвенная фауна и лишь незначительная часть его расходуется на химические процессы. Недостаток кислорода ослабляет дыхание, обмен веществ, а при отсутствии в почве свободного кислорода прекращается развитие растений. Влияние недостатка кислорода в почве связано с увеличением концентрации СО2,понижением окислительно-восстановительного потенциала, развитием анаэробных (восстановительных) процессов, образованием токсичных для растений соединений (СН4, Н2S, С2Н4), снижением доступных питательных веществ, ухудшением физических свойств почвы. Все это в конечном итоге снижает плодородие почвы и урожай растений. Таким образом, СО2 и О2 являются антагонистами в почве.
Второй важный компонент почвенного воздуха – углекислый газ, который обнаруживается в почве главным образом благодаря биологическим процессам. Частично он может поступать из грунтовых вод, а также в результате его десорбции из твердой и жидкой фаз почвы. Некоторое количество СО2 может возникать при превращении бикарбонатов в карбонаты во время испарения почвенных растворов и в процессе воздействия кислот на карбонаты почвы, а также химического окисления органического вещества. Высокое содержание его в почве (> 3 %) отрицательно действует на семена, угнетает развитие растений и снижает урожай. Однако СО2 необходим для фотосинтеза (установлено, что 38 – 72 % СО2 доставляется растению из почвенного воздуха). Есть мнение, что 90 % СО2 атмосферного воздуха имеет почвенное происхождение.
В почвенном воздухе, кроме макрогазов (N2, СО2, О2), часто встречаются Н2, Н2S, СН4, NH3, предельные и непредельные углеводороды, эфиры, фосфористый водород, образующиеся в результате анаэробного разложения органического вещества и их новообразования, трансформацией в почве удобрений, гербицидов, продуктов техногенного загрязнения. Их концентрации очень малы, но этого может быть достаточно для снижения биологической активности почв.
§2. Газообмен почвенного воздуха, воздушные свойства и воздушный режим почвы. Регулирование воздушного режима почв
Между почвенным и атмосферным воздухом происходит постоянный газообмен (аэрация). Если бы его не было, то состав почвенного воздуха мог бы настолько ухудшиться, что стал бы совершенно непригодным для развития растений. Поэтому чем быстрее и полнее обменивается почвенный воздух с атмосферным, тем благоприятнее создаются в почве условия для жизни культурных растений, а также для биохимических почвенных процессов. Газообмен имеет огромное значение и для развития надземных частей растений, так как органическую массу они строят благодаря ассимиляции углекислого газа воздуха. Содержание же его в воздухе иногда бывает недостаточным для интенсивного развития растений, поэтому чем лучше развит газообмен в почве, чем больше насыщается приземный слой воздуха СО2, тем благоприятнее условия для роста растений.
Газообмен почвенного воздуха с атмосферным происходит через систему воздухоносных (некапиллярных) пор под действием диффузии, изменения температуры почвы, атмосферного давления, уровня грунтовых вод, изменения количества влаги в почве (зависящее от атмосферных осадков, орошения и испарения), ветра. Глубина газообмена около 50 см.
Главная роль в газообмене принадлежит механизму диффузии – перемещению газов в соответствии с их парциальным давлением. Поскольку в почвенном воздухе О2 меньше, а СО2 больше, чем в атмосфере, то под влиянием диффузии создаются условия для непрерывного поступления О2 в почву и выделения СО2 в атмосферу.
Изменение температуры, барометрического давления и ветра вызывают объемные изменения воздуха (сжатие или расширение), а следовательно, и общий ток его из почвы или в почву. Изменение количества влаги в почве и уровня грунтовых вод способствует газообмену, так как влага осадков вытесняет почвенный воздух, а испарение воды из почвы вызывает поступление атмосферного воздуха на ее место.
Состояние газообмена определяется воздушными свойствами почв. К воздушным свойствам почв относятся воздухопроницаемость и воздухоемкость.
Воздухопроницаемость – способность почвы пропускать через себя воздух. Она измеряется количеством воздуха в мл, прошедшим под определенным давлением в единицу времени через площадь сечения почвы 1 см 2 при толщине слоя 1 см. Чем полнее выражена воздухопроницаемость, тем лучше газообмен, тем больше в почвенном воздухе О2и меньше СО2.
Воздухопроницаемость зависит от механического состава почвы, ее плотности, структуры и некапиллярной порозности. Воздух в почве передвигается по порам, не заполненным водой и не изолированным друг от друга, чем они крупнее, тем лучше воздухопроницаемость. В структурных почвах, где наряду с капиллярными порами имеется достаточное количество крупных некапиллярных пор, создаются наиболее благоприятные условия для воздухопроницаемости, при одной лишь капиллярной пористости, свойственной бесструктурным почвам, диффузия воздуха тормозится. Снижает газообмен также образующаяся на поверхности почв корка.
Воздухоемкость – это способность почвы содержать в себе определенное количество воздуха, выражается в объемных процентах. Зависит от влажности и пористости почвы: чем выше пористость и меньше влажность, тем больше воздуха содержится в почве.
Максимальная воздухоемкость характерна для сухих почв и равна общей пористости. Однако в природных условиях почвы всегда содержат то или иное количество воды, поэтому величина воздухоемкости очень динамична.
В воздушно-сухом состоянии воздухоемкость (РВ) почвы представляет разность между общей пористостью и объемом гигроскопической воды:
где Робщ – общая порозность почвы (%), РГ – объем гигроскопической влаги (%).
В естественных условия количество пор, занятых воздухом (пористость аэрации, РАЭР), определяют по формуле:
где РW – объем пор, занятых водой (%), определяется по формуле:
где dV – объемная плотность в г/см 3 , W – влажность почвы (%).
Нормальная аэрация почв обеспечивается, если величина воздухоемкости превышает 15 % объема почвы. Оптимальные условия для газообмена создаются при содержании воздуха в минеральных почвах 20 – 25 %, а в торфяных – 30 – 40 %.
Воздушным режимом почв называют совокупность всех явлений поступления воздуха в почву, передвижения его в профиле почвы, изменения состава и физического состояния при взаимодействии с твердой, жидкой и живой фазами почвы, а также газообмен почвенного воздуха с атмосферным.
Воздушный режим почв подвержен суточной, сезонной, годовой изменчивости и находится в прямой зависимости от свойств почв (физических, химических, физико-химических, биологических), погодных условий, характера растительности, возделываемой культуры, агротехники.
Важным показателем воздушного режима почв является динамика СО2 и О2 в почвенном воздухе. Пахотные почвы основных типов почв поглощают при 20 °С от 0,5 до 5 мл и более О2 на 1 кг сухой почвы за 1 ч. Основные потребители кислорода и продуценты углекислого газа в почве – корни растений, микроорганизмы и почвенные животные. Потребление кислорода высшими и низшими растениями зависит от их биологических особенностей и возраста, а также от температуры и влажности среды и др. При увеличении температуры с 5 до 30 °С интенсивность поглощения О2 и выделения СО2 возрастает в 10 раз.
Выделение СО2 из почвы в приземный слой атмосферы принято называть «дыханием» почвы. Интенсивность дыхания почвы зависит от ее свойств, гидротермических условий, характера растительности, агротехнических мероприятий и является важной характеристикой газообмена и активности биологических процессов в почве. Выделение СО2 почвой усиливается при ее окультуривании в связи с активизацией биологических процессов и улучшением условий аэрации. Торфяно-глеевые почвы тундры выделяют СО2 в количестве 0,3 т/га в год, подзолистые почвы хвойных лесов – от 3,5 до 30, бурые и серые лесные почвы – от 20 до 60, степные черноземы – 40 – 70 т/га в год.
Динамика этих газов в почве сильно подвержена сезонным колебаниям, так как смена времен года сопровождается резким изменением температуры и влажности. Летом потребление кислорода и выделение углекислого газа в несколько раз больше, чем ранней весной и поздней осенью.
Наиболее благоприятно воздушный режим складывается в структурных почвах, обладающих рыхлым сложением, способных быстро проводить и перераспределять поступающие в них воду и воздух. В улучшении воздушного режима нуждаются многие почвы, особенно с постоянным или временным избыточным увлажнением.
Регулирование воздушного режима почв достигается агротехническими и мелиоративными приемами. Применяются такие мероприятия по обеспечению нормального газообмена, как разрушение почвенной корки и поддержание поверхности почвы в рыхлом состоянии путем глубокой вспашки, боронования, культивации, рыхления междурядий в период вегетации. Воздушный режим в заболоченных и периодически переувлажненных почвах регулируют осушением.
Источник