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
Лекция 9 — Тема: «Почвенный воздух и воздушный режим почв»
Лекция 9 — Тема: «Почвенный воздух и воздушный режим почв»
Лекция 9 — Тема: «Почвенный воздух и воздушный режим почв»
Цель лекции: изучить состав и свойства почвенного воздуха, аэрация и регулирование воздушного режима для оптимизации условий роста и развития растений.
Ключевые слова: газовая фаза почв, адсорбция газов, растворенный воздух, воздухоемкость, воздухопроницаемость, диффузия, аэроция, порциальное давление газов, воздушный режим почв.
Рассматриваемые вопросы: Газовая фаза почвы – почвенный воздух, его состав и состояния (свободный, адсорбированный, растворенный). Воздушные свойства почв: диффузия, воздухопроницаемость, воздухоемкость. Газообмен почвы с атмосферой, «дыхание почвы». Микрогазы в почвенном воздухе. Аэрация почвы. Воздушный режим и его регулирование. Экологическая роль почвенного воздуха.
Газовую фазу почвы формирует воздух, который заполняет все почвенные поры. Содержание воздуха в почве изменяется в зависимости от погодных условий и влажности почвы. Почвенный воздух отличается от атмосферного воздуха тем, что в нем меньше кислорода и больше углекислоты (табл. 1). Почвенный воздух — показатель интенсивности и направленности химических и биологических процессов почвы, интенсивности роста и развития сельскохозяйственных культур. Основными компонентами почвенного воздуха являются кислород и углекислый газ.
Состав почвенного и атмосферного воздуха (в % по объему)
Кислород необходим для дыхания микроорганизмов и корней растений, поддержания условий окислительно-восстановительных процессов, углекислый газ — для фотосинтеза растений. Почвенный воздух подвержен постоянному изменению в результате колебания барометрического давления, влажности и температуры воздуха в суточном и сезонном режиме. Постоянный воздухообмен между почвой и атмосферой называется дыханием почвы. Дыхание почвы сопровождается выделением углекислоты и связано с биологи-ческими и биохимическими процессами. Поэтому интенсивность выделения из почвы углекислоты служит критерием оценки биогенности почвы и почвенного плодородия. Количество воздуха изменяется и в зависимости от типа почвы. В черноземе его содержится от 8 до 36 %, подзоле — от 15 до 35 %. На паровых полях воздуха больше, чем под посевами культур. Меньше всего содержится кислорода на уплотненной целинной почве. Интенсивность дыхания изменяется в связи с изменением температуры и влажности почвы. В глубь почвы содержание углекислоты увеличивается до 10-19 %, кислорода уменьшается до 10-12 %. Установлено, что 1 га древесных насаждений фильтрует лиственным аппаратом 500 тыс. м3 воздуха. За вегетационный период 1 га лесных насаждений очищает воздух от 10 тонн токсичных газов и осаждает 18 тонн пыли. Причем продолжительность жизни березы оценивается в 250 лет, клена и ясеня — 500, сосны — 600, тополя — 1000 лет и т. д.
Воздушные свойства почвы. Наиболее важными воздушными свойствами почвы являются воздухоемкость, воздухопроницаемость и воздухообмен. Воздухоемкость почвы характеризует максимально возможное количество воздуха, которое содержится в сухой почве ненарушенного строения. Она выражается в процентах к объему почвы. Воздухопроницаемость (или газопроницаемость) характеризует способность почвы пропускать через себя воздух. Это газообмен между почвой и атмосферой. Воздухообмен (газообмен) осуществляется между почвенным воздухом и атмосферой. Воздушные свойства почвы, также как и водные, находятся в зависимости от механического состава, структуры, порозности и сложения почвы.
Воздушный режим почвы – это совокупность всех явлений поступления воздуха в почву, его передвижения и расхода, а также явлений обмена газами между почвенным воздухом, твердой и жидкой фазами, потребления и выделения отдельных газов биотой почвы. Воздушный режим – это изменение содержания и состава почвенного воздуха во времени.
При рассмотрении воздушного режима чаще всего во внимание берут два основных компонента – это кислород и углекислый газ. При нормальном газообмене сумма этих двух газов близка к сумме их в атмосфере и составляет 21%. Соотношение их меняется во времени и различно для разных типов почв. Наиболее высокое содержание углекислого газа наблюдается на торфяных, дерново-подзолистых, черноземных почвах в теплый период года, что объясняется интенсивной деятельностью микроорганизмов, дыханием корней и усилением других биологических процессов. В почвенном профиле с глубиной увеличивается содержание углекислого газа. Самые низкие концентрации СО2 в почвенном воздухе весной после снеготаяния и зимой. Максимальное накопление СО2 летом.
Воздушный режим почвы оказывает влияние на состав почвенного раствора и на поступление питательных веществ в корни растений, на состав обменных оснований в почвенном поглощающем комплексе. Его регулирование проводится обработкой почв (вспашка, щелевание и др.), мелиоративными мероприятиями, такими как дренаж, орошение, известкование, улучшение водно-физических свойств, внесение удобрений. Регулирование воздушного режима почв сезонно затапливаемых рисовых полей осуществляется периодическим проветриванием.
Вопросы для самоконтроля:
1. Каковы особенности почвенного воздуха в сравнении с атмосферным?
2. Охарактеризуйте воздушные свойства (воздухоемкость, воздухопроницаемость, воздухообмен) почв, укажите их оптимальные условия аэрации.
3. Какое действие оказывает растворенный в почвенном растворе СО2.
4. Как происходит газообмен между почвенным воздухом и атмосферой?
5. Что принято называть дыханием почвы?
6. Воздушный режим почв и его регулирование.
1. Макаров режим почвы. М.: Агропромиздат. 1988. 104 с.
2. Макаров почвы и роль этого процесса в углеродном питании растений // Агрохимия. 1993. № 8. С. 94-104.
3. , Розанова температуры и влажности почвы на эмиссию СО2 // Дыхание почв. Пущино: НЦБИ РАН. 1994. С. 68-75.
4. , Хакимов дыхания почв России // Почвоведение. 1995. № 1. С. 33-42.
5. , , Колесников . Учебный курс. М. – Ростов-на-Дону. 2004. 494 с.
Источник
Почвенный воздух и воздушный режим почв
Почвенный воздух, или газовая фаза, — важнейшая составная часть почвы, находящаяся в тесном взаимодействии с твёрдой, жидкой и живой фазами почвы. Почвенным воздухом называется смесь газов и летучих органических соединений, заполняющих поры почвы, свободные от воды. Наличие достаточного количества воздуха, его благоприятный состав не менее важен в жизни почвы и формировании урожая, чем обеспеченность почв водой и питательными веществами. Большинство растений не может существовать без непрерывного притока О2 к корням и вывода СО2 из почвы. Процесс обмена почвенного воздуха с атмосферным называется газообменом или аэрацией.
Почвенный воздух находится в почве в трёх состояниях: свободном, адсорбированном и растворённом. Если состав атмосферного воздуха довольно постоянный, то почвенный воздух отличается динамичностью. Наиболее динамичны в почвенном воздухе О2 и СО2. Содержание СО2 в почвенном воздухе может быть в десятки и сотни раз больше, чем в атмосферном. Высокая концентрация СО2 в почвенном воздухе (более 2-3%) угнетает развитие растений. Почвенный воздух неоднороден по составу. Кроме О2, СО2 в нем содержится N, закись азота (N2O), в небольшом количестве постоянно присутствуют летучие органические соединения (этилен, метан и др.). В заболоченных почвах могут находиться NH3, H и CH4.
Основными потребителями О2 в почве являются корни растений, аэробные микроорганизмы и почвенная фауна и лишь незначительная часть его расходуется на чисто химические процессы. Углекислый газ в почве обнаруживается главным образом благодаря биологическим процессам, а также может поступать в почвенный воздух из грунтовых вод, при превращении бикарбонатов в карбонаты, воздействия кислот на карбонаты и при химическом окислении органического вещества.
Выделение СО2 из почвы в приземный слой атмосферы называют дыханием почвы. Интенсивность дыхания – важная характеристика газообмена и активности биологических процессов в почве. Она зависит от состава почвы, характера растительности, гидротермических условий и агротехнических приёмов.
Торфяно-глеевые почвы тундры выделяют СО2 в количестве 0.3 т/га в год, подзолистые почвы хвойных лесов – 3.5-30, бурые и серые лесные почвы – 20-60, степные чернозёмы – 40-70 т/га в год.
Состояние газообмена определяется воздушными свойствами – воздухопроницаемость и воздухоёмкость. Они зависят от гранулометрического состава почвы, её пористости, плотности, влажности и структурного состояния. Оптимальные условия для газообмена создаются при содержании воздуха в минеральных почвах 20-25%, а в торфяных – 30-40%.
Совокупность всех явлений поступления воздуха в почву, передвижения его в профиле почвы, изменения состава и физического состояния при взаимодействии с твёрдой, жидкой и живой фазами почвы, а также газообмен почвенного воздуха с атмосферным называют воздушным режимом почв.
Воздушный режим почв подвержен суточной, сезонной, годовой и многолетней изменчивости и находится в прямой зависимости от физических, химических, физико-химических и биологических свойств почв, погодных условий, характера растительности, возделываемой культуры и агротехники. Наиболее благоприятный воздушный режим складывается в структурных почвах.
Пути регулирования водно-воздушного режима почв Для регулирования водного режима почв осуществляют комплекс процессов, направленных на устранение неблагоприятных условий водоснабжения растений. Искусственно изменяя приходные и особенно расходные статьи водного баланса, можно существенно влиять на общие и полезные запасы воды в почвах и этим способствовать повышению продуктивности растений.В конкретных почвенно – климатических условиях способы регулирования водного режима почв имеют свои особенности.
а) Улучшению водного режима слабодренированных территорий зоны достаточного и избыточного увлажнения способствуют планировка почвы и нивелировка микро- и макро-понижений, в которых весной и после летних осадков наблюдается длительный застой воды.
б) На почвах с временным избыточным увлажнением для удаления избытка влаги целесообразно с осени делать гребни, способствующие увеличению физического испарения, а по бороздам между ними происходит поверхностный сток воды за пределы поля.
в) Почвы болотного типа, а также минеральные заболоченные нуждаются в осушительных мелиорациях – для отвода избыточной влаги.
Регулирование водного режима почв во влажной зоне с большим количеством годовых осадков не ограничивается осушительной направленностью. Эффективное средство улучшения влагообеспеченности растений в Нечерноземье – двустороннее регулирование влаги (отвод – орошение).
Все приемы окультуривания почвы – создание глубокого пахотного слоя, улучшение структурного состояния, увеличение общей пористости, рыхление пахотного горизонта и др. повышают влагоёмкость и способствуют накоплению и сохранению продуктивных запасов влаги в почве.
г) В зоне неустойчивого увлажнения и засушливых районах регулирование водного режима направлено на максимальное накопление влаги в почве и на рациональное её использование.
1. Снегозадержание и задержка талых вод – для этого используют стерню, кулисные пары, валы из снега и др., зяблевая вспашка, вспашка поперёк склона, обвалование, щелевание, полосное размещение культур и др. приёмы.
2. Посадка лесных полос – наиболее эффективны ажурные и продувные лесные полосы.
3. Введение чистых и особенно чёрных паров.
4. Агротехнические приёмы – ранневесеннее боронование зяби, послепосевное прикатывание, культивация междурядий.
5. Внесение минеральных и органических удобрений способствует более экономному расходованию влаги на создание единицы урожая.
6. Мульчирование почвы — для сохранения влаги.
7. Орошение – в пустынно-степной зоне, улучшение водно-физических свойств почв и структурного состояния.
Воздушный режим почвы регулируют с помощью агротехнических и мелиоративных мероприятий. Приёмы по регулированию водного режима одновременно служат приёмами по поддержанию воздушного оптимального режима почв.
Контрольные вопросы:
1. Перечислите роль и формы воды в почве.
2. Какие выделяют категории воды в почве? Назовите почвенно-гидрологические константы.
3. Что такое НВ, охарактеризуйте ее и расскажите почему она имеет большое значение в почвоведении и для растений?
4. Охарактеризуйте водные свойства почвы.
5. Отчего зависит водоподъемная способность почв?
6 Что называется влажностью завядания?
7. Какая влага называется продуктивной?
8. В каком интервале влажности находится (заключена) продуктивная влага?
9. Назовите основные приходные и расходные статьи водного баланса почвы. Перечислите типы водного режима почв.
10. Какие применяют мероприятия по регулированию водно-возушного режима в различных природных зонах.
Источник