Выделение углекислого газа почвой

Эмиссия СО₂ почвенным покровом

В глобальных изменениях природной среды и климата ведущая роль принадлежит циклу углерода, с которым связаны биогеохимические циклы остальных элементов, а через парниковый эффект и состояние атмосферы, обусловливающее климат, отсюда и изменение продуктивности природных и искусственных экосистем [90].

Цикл углерода в наземных системах определяется балансом между поглощением CO₂ наземной растительностью (на создание органического вещества) и выделением углекислого газа при дыхании почв. Существует мнение, что углекислый газ атмосферы на 90% имеет почвенное происхождение [123], это позволяет утверждать, что почвенный покров Земли представляет собой мощный источник углекислоты.

Интегрирующий показатель «дыхание почвы» представляет собой суммарную продукцию СО ₂ почвенных микроорганизмов, производимую в результате разложения и окисления органического вещества почвенной фауной и корневыми системами растений. Эмиссия углекислого газа — процесс, характеризующий выделение СО₂ с поверхности почвы в атмосферу.

Обычно при оценке дыхания почв авторами оценивается общая эмиссия СО₂ с поверхности почвы, и одна величина объективно отражает другую [132].

В то же время почва сама служит резервуаром, аккумулирующим углекислоту. Углерод, накапливающийся и содержащийся в гумусе почв, может служить стоком углекислого газа в течение сотен лет. Другим резервуаром углекислоты в наземных экосистемах служат болота, в которых изъятие углерода происходит тысячи лет. Оценка размеров пула углерода в болотах Северной Евразии составляет 113,5 млрд т [36]. Педогенные карбонаты в зависимости от условий могут аккумулировать или отдавать углекислый газ в почвенный воздух.

Интенсивность дыхания почв обычно измеряется в г С — СО₂ · м -2 · сут -1 . Анализ опубликованных материалов показал, что изучение эмиссии СО₂ проводилось, главным образом, в течение вегетационного периода (май-сентябрь). Среднелетняя скорость эмиссии варьировала в очень широких пределах от 0,04 в тундровых почвах до 7,90 г С — СО₂ · м -2 · сут -1 в черноземах мицелярно-карбонатных. По мере затухания биологической деятельности происходит отток СО2 за пределы почвенного профиля.

Методологической основой при составлении карты послужила известная зависимость скорости разложения органического вещества в почвах и интенсивности продуцирования ими СО₂ от биоклиматических условий их формирования. При составлении карты использованы опубликованные базы данных по дыханию почв России, дополнительные литературные источники и картографические материалы [132, 134, 135,136, 137, 151, 195, 278, карта почвенно-географического районирования*]. За основу приняты контуры почвенной карты**.

Все данные по эмиссии CO₂ обрабатывались и приводились в соответствие с требованиями содержания карты. При этом оценивалась суммарная эмиссия с поверхности почвы за вегетационный период, которая помимо микробного разложения органического вещества, включает дыхание корневых систем растений.

Группировка почвенных типов и подтипов проводилась с учетом основных биоклиматических параметров — широтной и вертикальной зональности, фациальности, строения почвенного профиля, гумусированности и некоторых других свойств почв. На основе данных по удельной эмиссии СО₂ за сутки и продолжительности вегетационного периода для каждой группы почв были рассчитаны потоки углекислого газа за вегетационный период (С—СО₂, кг/га). Для почв, по которым имелись данные по эмиссии СО₂ под различными фитоценозами и угодьями, рассчитывались средневзвешенные значения эмиссии. Кроме того, выявлялись и учитывались различия в эмиссии СО₂ почвами, принадлежащими одному и тому же типу, обусловленные их фациальными особенностями. Для тех почв, по которым отсутствовали данные, значения потоков СО₂ принимались аналогичными тем почвам, гидротермические и другие параметры которых были наиболее близкими. По значениям удельной эмиссии С—СО₂ почвами выделено 10 градаций. Для каждой градации определен состав групп почв с соответствующими значениями интенсивности эмиссии С—СО₂.

Наименьшей эмиссией менее 500 кг С—СО₂/га обладают очень холодные, длительно промерзающие почвы полярного пояса, представленные в основном арктотундровыми, тундровыми арктическими, горными примитивными, подбурами тундровыми, арктическими горных территорий, а также комплексами этих почв. Уровни эмиссии в 500—700 кг/га характерны для тундровых глеевых, тундрово–болотных почв, подбуров тундровых, подбуров сухоторфянистых горных провинций и их комплексов.

На Восточно-Европейской и Западно-Сибирской равнинах в пределах бореального пояса, где ярко выражена широтная зональность, потоки СО₂ (кг/га) с поверхности почвенного покрова возрастают с севера на юг и составляют для основных типов почв: 700—900 — для глееземов таежных, 900—1200 — подзолов, глееподзолистых контактно-осветленных, 1200—1500 — подзолисто- и торфяно-подзолисто-глеевых, 1500—2000 — подзолистых, дерново-подзолов, подзолистых глубокоглееватых и глеевых, 2000—3000 — для дерново-подзолистых.

В пределах Западно-Сибирской равнины в подзонах северной и средней тайги огромные пространства заняты торфяными почвами верховых и переходных болот. Потоки СО₂ за вегетационный период из них колеблются от 1200 на севере региона до 3000—4000 С—СО₂ кг/га на юге.

В Восточно-Сибирской мерзлотно-таежной области, характеризующейся четкими фациальными особенностями формирования почвенного покрова, эмиссия СО₂ составляет 700—900 — из таежных глее-мерзлотных почв, 1200—1500 кг/га — из таежных мерзлотных, подбуров таежных и буро-таежных почв. Потоки углекислого газа из перегнойно-карбонатных почв на севере и дерново-карбонатных на юге составили 1200—1500 и 1500—2000 кг/га, соответственно.

В суббореальном поясе в пределах Центральной лиственно-лесной, лесостепной и степной области, расположенной в центре Евразии, сохраняются широтно-зональные закономерности формирования почвенного покрова. Эмиссия СО₂ из серых лесных почв, черноземов выщелоченных и оподзоленных, черноземов обыкновенных и южных оценивается в 3000—4000 кг/га за период вегетации. Черноземы типичные, лугово-черноземные почвы, темно-каштановые мицеллярно-карбонатные выделяют в атмосферу 4000—6000, черноземы обыкновенные и южные мицелярно-карбонатные — 6000—8000 кг С—СО₂/га.

Выделение диоксида углерода с поверхности светло-каштановых и бурых пустынно-степных почв Полупустынной почвенно-биоклиматической области составляет 2000—3000 и 1500—2000 кг/га, соответственно.

Восточная буроземно-лесная область представлена в почвенном покрове буроземами, подбелами и лугово-черноземовидными почвами «амурских прерий». Интенсивность выделения СО₂ с поверхности этих почв колеблется от 2000—3000 до 6000 и более кг/га.

Для горных массивов, где ярко выражена вертикальная зональность, эмиссия СО₂ из почв несколько ниже, чем из равнинных аналогов, что объясняется, в первую очередь, более коротким вегетационным периодом и особенностями строения почвенного профиля.

Для построения карты абсолютные значения потоков эмиссии углекислого газа с поверхности почв рассчитывались путем умножения средней по шкале величины потока за вегетационный сезон для данной группы почв на занимаемую ею площадь. Площади контуров вычислялись в программе MapInfo.

Суммарная величина эмиссии С—СО₂, почвенным покровом России составляет 2,74 млрд т за вегетационный период. Эти данные позволяют утверждать, что сухопутные экосистемы России поглощают углекислого газа больше, чем выделяют, т.е. территория страны выступает в роли значительного поглотителя СО₂.

Из полученных данных следует, что в пределах России почвенный источник эмиссии СО₂ значительно доминирует над техногенным, который оценивается в 0,78 млрд. т С—СО₂/год [134].

Полученное значение суммарной эмиссии на 12% ниже, рассчитанного ранее (3,12 млрд т) и приведенного на предыдущей карте [279], что может быть связано с рядом причин.

В расчетах использована меньшая величина площади суши Российской Федерации, так как в предыдущем варианте не были учтены все территории, находящиеся под водными объектами. Кроме того, за последние годы накоплен обширный материал по эмиссии СО₂ почвенным покровом, что позволяет более корректно производить расчеты. Использование (в качестве базовых) контуров новой почвенной карты, привело к перераспределению площадей, приуроченных к тем или иным градациям по удельной эмиссии. Автоматизированный подсчет площадей контуров более точен по сравнению с методом палетки, используемым ранее.

Почвенный покров России, занимающий 11,5% суши Земли, эмитирует в атмосферу 6,3% от глобальной почвенной эмиссии СО₂ [135].

Однако, полученную величину суммарной эмиссии нельзя назвать окончательной, так как недостаточно фактического материала по дыханию отдельных типов почв, особенно на территории Восточной Сибири.

Н.Ф. Деева, А.А. Ильина

• Эмиссия СО₂ почвенным покровом, масштаб 1:30 000 000

Источник

Экология СПРАВОЧНИК

Информация

Углекислый газ почвенного

Почвенный воздух имеет большое значение для почвенных процессов и роста растений. Он участвует в химических и биохимических процессах, протекающих в почве, оказывает влияние на окислительновосстановительные условия в почве, ее реакцию и растворимость химических компонентов. Почвенный воздух важен для углеродного питания растений (более половины углекислого газа, идущего на формирование урожая сельскохозяйственных культур, потребляется растениями из почвы). Его состав изменяется во времени и по профилю почвы, зависит от внесения органических и минеральных удобрений, вида растений, биологической деятельности почвы, гидротермических условий и т. д.[ . ]

Углекислый газ обнаруживается в почве главным образом благодаря биологическим процессам. Частично он может поступать в почвенный воздух из грунтовых вод, а также в результате его десорбции из твердой и жидкой фа почьы. Некс трое количесшо С02 может возникать при превращении бикарбонатов в карбонаты во время испарения почвенных растворов и в процессе воздействия кг.слот ка карбонаш почвы, а также химического окисления органического вещества.[ . ]

Почвенный раствор — среда, в которой совершаются важные химические процессы и из которой растения усваивают питательные вещества. В зависимости от типа почвы и других условий в почвенном растворе могут присутствовать анионы (НСО , ОН , СГ, N0 , 80£, Н2РО и др.) и катионы (Н‘, N8 , К», Са», М ” и др.), а также соли железа и алюминия и различные воднорастворимые органические вещества. Кроме того, в почвенном растворе содержатся растворенные газы: кислород, углекислый газ, аммиак и др. Поступление солей в него происходит в результате выветривания и разрушения минералов, разложения органических веществ в почве микроорганизмами, внесения органических и минеральных удобрений. Для питания растений особенно важно присутствие в почвенном растворе ионов К , Са”, Мд», ГШ , N0 , БО£, Н2РО и постоянное их пополнение.[ . ]

Почвенный воздух отличается от атмосферного количественным и качественным составом. В нем при нормальной аэрации в десятки раз больше углекислого газа, чем в атмосферном.[ . ]

ПОЧВЕННЫЙ ВОЗДУХ. Воздух, заполняющий часть пор и пустот в почве, не занятых водой. В П. В. в сравнении с атмосферным повышено содержание углекислого газа благодаря биохимическим процессам разложения органического вещества. Вследствие наличия в горных породах и в почве радиоактивных веществ П. В. содержит радон. Содержание его очень переменно: (0,01 -г- 0,3) • 10 12 Ки/см3. На глубине около 2 м оно достигает приблизительно постоянной максимальной величины.[ . ]

В почвенном воздухе всегда содержатся пары Н20 и микроконцентрации газов (С02, ИгО, N02, СН4, С2Н4, Н2, Н23, №-Г3), а также летучие органические компоненты (эфиры, спирты). Концентра- ции газов и летучих компонентов обычно не превышают 12 %. Среднее содержание метана в почвенном газе может достигать 0,03 об. %, тяжелых углеводородов 10“4 об. %. Содержание азота в почвенном воздухе несущественно отличается от атмосферного. Количество кислорода с глубиной уменьшается от 20,6 до 7,6 %. Концентрации углекислоты имеют обратную зависимость. Дыхание” почв определяется скоростью выделения углекислого газа и составляет 0,01-1,5 г/(см3 ч).[ . ]

Ежегодно почвенный покров Земли отдаёт в атмосферу около 5 % почвенных запасов углерода за счёт образования углекислого газа из органического вещества, содержащегося в гумусе, живом веществе и наземной растительности.[ . ]

Растворенный почвенный воздух — газы, растворенные в почвенной воде. Растворимость газов в почвенной воде возрастает с повышением их концентрации в свободном почвенном воздухе, а также с понижением температуры почвы. Хорошо растворяются в воде аммиак, сероводород, углекислый газ. Растворимость кислорода сравнительно небольшая (табл. 36).[ . ]

Возвращаясь к углекислому газу, напомним, что подавляющее большинство живых организмов, в том числе и растений, выделяет углекислоту в процессе дыхания. Особенно много углекислоты выделяется из почвы благодаря присутствию в ней корневых систем, почвенных водорослей, бактерий и животных. Много углекислого газа выделяется при сжигании топлива, от промышленных процессов, извержений вулканов, лесных пожаров и др.[ . ]

Содержание С02 в почвенном воздухе зависит от интенсивности газообмена между почвой и атмосферой. Образующаяся в почве углекислота частично выделяется в атмосферу, а частично растворяется в почвенной влаге. В результате диффузии углекислоты из почвы происходит обогащение надпочвенного воздуха, непосредственно омывающего листья растений. Повышение количества С02 в приземном слое воздуха создает лучшие условия для ассимиляции углекислоты растениями и способствует повышению урожаев. В результате растворения углекислого газа в почвенной влаге образуется угольная кислота, при ее диссоциации высвобождаются ионы II и НСО и происходит подкисленйе почвенного раствора.[ . ]

С вулканическими газами в атмосферу попадают окислы серы, азота, углерода, а также хлор. Углекислый газ входит в атмосферный запас углерода, окислы азота и серы быстро вымываются дождями и попадают на почву в виде слабых растворов азотной, азотистой, серной и сернистой кислот. Вблизи действующего вулкана кислотность дождевой воды может стать опасно высокой и подавить рост и развитие растений, водных и почвенных животных. Но вдали от вулкана, а после прекращения извержения и вблизи него, эти кислоты постепенно нейтрализуются, соли азотной и азотистой кислот поглощаются растениями и их азот входит в состав белков и других азотсодержащих органических веществ. Растворимые соединения серы постепенно вымываются, а в небольших количествах сера также включается в состав белков растений, а потом и других компонентов экосистем.[ . ]

Состав воздуха между почвенными частицами отличается от состава воздуха над поверхностью почвы в основном большим содержанием углекислого газа, но имеет, по крайней мере в верхних слоях почвы, примерно такое же содержание кислорода. Это объясняется тем, что поступление кислорода из окружающей атмосферы происходит быстрее, чем выделение углекислоты и во дяных паров.[ . ]

К действию воды, кислорода, углекислого газа и почвенных растворов этилмеркурхлорид очень устойчив; сохраняется в препарате НИУИФ-2 (в таре при хранении, на семенах) неопределенно долгое время.[ . ]

При увеличении концентрации углекислого газа в воздухе увеличивается переход С02 в раствор, в результате чего повышается концентрация в нем водородных ионов, и, наоборот, при уменьшении количества углекислого газа в воздухе С02 выделяется из раствора. Обогащение углекислотой почвенного раствора усиливает растворяющее действие его на минеральные соединения почвы (фосфаты и карбонаты кальция и др.), способствует переводу их в усвояемые для растений формы. В то же время очень высокое содержание углекислоты и недостаток кислорода в почвенном воздухе (например, при избыточной влажности и плохой аэрации почвы) отрицательно влияют на развитие растений и микроорганизмов. При недостатке кислорода ухудшаются дыхание и рост корней, уменьшается их поглощающая поверхность и усвоение растениями питательных веществ. В условиях плохой аэрации, при снижении концентрации кислорода в почвенном воздухе в почве начинают преобладать анаэробные, восстановительные процесссы. Хорошая аэрация почвы и интенсивный газообмен почвенного воздуха с атмосферным способствует обогащению углекислым газом приземного слоя воздуха и в то же время создает в почве более благоприятные условия для развития почвенных микроорганизмов, для питания и роста растений.[ . ]

В годовом цикле динамики 02 и С02 в почвенном воздухе максимальное содержание 02 и минимальное С02 приходится на летний период, а осенью и зимой почвенно-грунтовая толща освобождается от ранее накопленного углекислого газа. В течение вегетационного периода состав почвенного воздуха значительно изменяется в зависимости от погодных условий. При оптимальной влажности с повышением температуры почвы содержание С02 в почвенном воздухе увеличивается, а Оа уменьшается. При высокой температуре и низкой влажности (близкой к влажности завядания) состав почвенного воздуха мало отличается от атмосферного.[ . ]

Кроме того, при небольшом количестве С02 в почвенном воздухе образовавшаяся угольная кислота распадается на воду и углекислый газ (Н2С03 = С02 + Н20). Поэтому в присутствии бикарбоната кальция образование азотной кислоты в результате нитрификации не вызывает сильного подкисления почвенного раствора вследствие его буферности.[ . ]

Питательные вещества в виде ионов и молекул из почвенного раствора поглощаются (адсорбируются) коллоидами, находящимися на поверхности усвояющих корней растений. При этом происходит обменная адсорбция: ионы поглощаемых солей вытесняют ионы, ранее адсорбированные корнями. Среди вытесняемых ионов большое место занимают ионы водорода (Н) и анионы угольной кислоты (НС03 ), непрерывно образующиеся в корнях вследствие их энергичного дыхания. Выделяемый при дыхании углекислый газ, соединяясь с водой, образует угольную кислоту Н2С03, которая и диссоциирует на ионы Н и НС03 , насыщающие поверхность корней.[ . ]

Главные источники газовой фазы почвы — атмосферный воздух и газы, образующиеся в самой почве. С атмосферным воздухом в почву поступает кислород, необходимый для дыхания корней растений, аэробных микроорганизмов, почвенной фауны. В процессе дыхания кислород потребляется с выделением углекислого газа.[ . ]

Воздух, необходимый для дыхания, представляет смесь различных газов, составляющих атмосферу, т. е. газовую оболочку Земли. Сухой атмосферный воздух главным образом состоит из кислорода (20,95) и азота (78,1%, по объему). Остальную часть воздуха (около 0,95%) составляют другие газы: углекислый газ, водород, аргон, неон, гелий, озон и т. д. Кроме указанных постоянных составных частей атмосферы, в ней содержатся в различных количествах примеси природного происхождения — наземная, почвенная, растительная пыль, дым лесных пожаров и т. д., а также загрязнения, поступающие в атмосферу в результате производственной деятельности человека.[ . ]

Фотосинтез — процесс, в ходе которого зеленые растения из воды и углекислого газа образуют углеводы, используя свет как источник энергии. Фреза почвенная — сельскохозяйственная машина для рыхления и перемешивания почвы ножами или зубьями, закрепленными на вращающемся барабане. Используют для обработки междурядий.[ . ]

Карбонатный газовый электрод. Реагирует на изменения концентрации углекислого газа. Внутренняя система представляет собой комбинированный рН-электрод. Применяют для измерения концентрации карбонат-ионов в растворах, в почвенных вытяжках, в анализе растительных экстрактов и биологических материалов. Мешают летучие слабые кислоты.[ . ]

Необходимые растениям питательные вещества они усваивают из воздуха (углекислый газ) и почвы (минеральные соединения азота и зольные вещества). Концентрация углекислого газа в припочвенном слое атмосферы хотя и невысока, но почти постоянна. Поступление С02 в листья происходит беспрепятственно, но усвоение его зависит как от освещения и температуры окружающей воздушной среды, так и от жизнедеятельности подземной части растения — корневой системы, поглощающей из почвы воду и значительное число питательных веществ, извлекаемых не только из почвенного раствора, но и из твердой фазы.[ . ]

В почвах и горных породах пестициды активно поглощаются глинистыми минералами, почвенными коллоидами (в том числе и гуминовыми веществами) и далее включаются в метаболизм микроорганизмов и беспозвоночных. Сорбция пестицидов глинистыми частицами зависит от их минерального состава, pH среды, температуры и других факторов. Например, установлено, что сорбция дилъдрина (хлорорганический пестицид, С12Н8ОС1й) возрастает при понижении pH от 10 до 6. Инсектициды легко аккумулируются живыми организмами. Так, например, через 24 ч концентрация ДДТ в дафниях превышает концентрацию в воде в 16-23 тыс. раз. Поэтому пестициды могут скапливаться в грунтах с большим содержанием биотических компонентов. Часть пестицидов разлагается за счет естественного метаболизма (фотосинтеза и гидролитического разложения) на воду и углекислый газ. Окисление пестицидов протекает чрезвычайно медленно [65].[ . ]

Газовый режим также имеет свои особенности. В ночной период повышается концентрация углекислого газа (это связано с процессами фотосинтеза у растений и почвенного дыхания), в результате этого возникает так называемый парниковый эффект, который тоже способствует сглаживанию температурного режима. Днем содержание углекислого газа может падать больше, чем в атмосфере вне биоценоза (из-за фотосинтеза, имеющего темно-вую и световую фазы).[ . ]

В формировании химического состава подземных вод, наряду с породами, существенна роль газов. Среди газов наиболее активно участвуют в формировании компонентов подземных вод кислород и углекислый газ. Первый — атмосферного происхождения, второй -атмосферного и биогенного. Количество атмосферного углекислого газа в подземных водах невелико: в соответствии с парциальным давлением в атмосфере оно составляет около Ю-3,5 атм. Парциальное давление углекислого газа, образующегося биогеохимическим путем в почве, составляет в почвенных водах доЮ 1 — Ю-0,5 атм. В подземных водах концентрация углекислого газа за счет биогенного С02 возрастает до Р(С02)= 10 1,5-10 2 атм, что оказывается достаточным для активного развития процессов углекислотного выщелачивания пород. При участии кислорода в водах формируется БОд , углекислого газа — НС03. Общим условием для обоих газов является окислительная обстановка, свойственная зоне активного водообмена, где в равной мере потенциально активны и кислород, и углекислый газ. Однако реальное участие каждого газа определяется литологогеохимическими особенностями пород. Кислород необходим при формировании состава вод, взаимодействующих с породами, обогащенными сульфидными минералами. Углекислый газ расходуется при взаимодействии вод со всеми разностями терригенных и карбонатных пород.[ . ]

Применение меченого углерода позволило установить частичное использование растениями углекислого газа, растворенного в почвенной влаге и поступающего в надземную часть через корни. Передвижение меченой углекислоты из корней в листья происходит с поразительной скоростью: в течение 5—10 минут. Скорость обратного передвижения продуктов фотосинтеза из листьев к корням тоже очень велика: она составляет 40—100 см в час.[ . ]

Свободный или адсорбированный воздух, выделенный из почвы, подвергают анализу. Содержание в почвенном воздухе кислорода и углекислого газа обычно определяют непосредственно, а азота —по разности. Иногда в анаэробных условиях почвы интерес представляют газы ЫН3, Н2Э, С2Н2 и СН4, а также органические газообразные летучие вещества почвенной атмосферы, которые пока еще очень мало исследованы. Существует много методов определения газов — манометрический, вискозиметрический, кондуктометрический, флюоресцентный, адсорбционный, абсорбционный и др., которым посвящены специальные руководства (В. Г. Еремина, 1955; А. В. Соколов, 1958).[ . ]

Ткани мертвых организмов подвергаются разложению редуцентами. Как следствие, углерод в виде углекислого газа также вновь вовлекается в круговорот. Этот процесс составляет сущность так называемого почвенного дыхания.[ . ]

Существует два способа устройства навозохранилищ — надземный и котлованный. Если позволяют почвенные воды, то лучше всего устраивать углубленные (котлованные) навозохранилища. При разложении навоза образуется большое количество тяжелого углекислого газа, который заполняет котлован и препятствует проникновению в навоз кислорода воздуха. Углекислый газ задерживает превращение соединений аммиака в летучее состояние. Поэтому в котлованном навозохранилище навоа разлагается при меньших потерях азота и органического вещества.[ . ]

При распаде органического вещества навоза выделяется большое до 25% веса удобрения) количество углекислого газа, которым обогащается припочвенный слой воздуха, а это улучшает условия фотосинтеза и тем способствует росту культур и повышению их урожайности. Систематическое применение навоза; увеличивает поглотительную способность почвы и ее буферное действие, снижает почвенную кислотность и повышает степень насыщенности основаниями. Следовательно, роль навоза невозможно свести только к улучшению питательного режима почвы.[ . ]

Вызванное парниковым эффектом повышение температуры способствует дополнительному выделению углекислого газа из воды, почвенной влаги, тающих льдов, отступающей вечной мерзлоты, поскольку растворимость СО2 в воде заметно снижается с повышением температуры. Техногенные кислотные осадки кроме прямого негативного действия на биоту вытесняют СО2 из карбонатов почвы, вод и грунтов. Возник порочный круг самоусиления парникового эффекта (рис. 7.8).[ . ]

В почвах богатых перегноем и с большой активностью микроорганизмов (отсюда большая концентрация углекислого газа) нерастворимый фосфор лучше используется растением. Кроме того, не следует недооценивать возможностей непосредственного воздействия корней на почвенные фосфаты, что имеет некоторое значение для поглощения из фосфоритов.[ . ]

Большинство растений не может существовать без непрерывного притока кислорода к корням и вывода углекислого газа из почвы. Если изолировать почву от атмосферного воздуха, то кислород в ней израсходуется полностью через несколько суток. Следовательно, почвенный воздух обеспечивает живые организмы кислородом только при условии постоянного обмена с атмосферным воздухом. Процесс обмена почвенного воздуха с атмосферным называют газообменом или аэрацией.[ . ]

Портье и Рорзи (1926) высказали предложение, что большинство почвенных насекомых может переносить высокое содержание углекислоты и способно к временному анаэробному существованию.[ . ]

Важнейшими факторами, определяющими поступление в растение питательных элементов, являются усвоение (ассимиляция) углекислого газа листьями и дыхание растений. При уменьшении интенсивности фотосинтеза и ослаблении вследствие этого притока углеводов из листьев к корням резко снижается поступление в растения питательных элементов. Оно снижается также при ухудшении снабжения корней воздухом. На поступление питательных элементов в растения сильно влияет также реакция почвенного раствора. В слабокислой среде увеличивается поглощение анионов, в слабощелочной, наоборот, катионов.[ . ]

В ТБО, особенно если они содержат много бумаги, углерода может быть в 40 раз больше, чем азота. Такое удобрение не годится. Почвенные микроорганизмы, получив подобную однообразную пищу, будут восполнять недостаток азота, извлекая его из почвы. Растения, которые тоже нуждаются в азоте, от этого только проиграют. Поэтому до внесения в почву ТБО надо так их переработать, чтобы в компосте соотношение азота и углерода было 1 : 25. Излишний углерод в виде углекислого газа (продукт дыхания клеток) удаляется из ферментаторов, где протекают процессы переработки ТБО в удобрение.[ . ]

Автотрофы (самопитающие) — организмы, образующие органическое вещество своего тела из неорганических веществ — в основном из углекислого газа и воды — посредством процессов фотосинтеза и хемосинтеза. Фотосинтез осуществляют фотоавтотрофы — все хлорофиллоносные (зеленые) растения и микроорганизмы. Хемосинтез наблюдается у некоторых почвенных и водных хемоавтотрофных бактерий, которые используют в качестве источника энергии не солнечный свет, а ферментативное окисление ряда веществ — водорода, серы, сероводорода, аммиака, железа.[ . ]

Значение перегнойных веществ. Перегнойные вещества почв в земледелии имеют исключительно важное значение. Они являются хранителем почвенного плодородия. Более чем 99% почвенного азота и половины запасов фосфора сосредоточено в органических веществах почвы. В процессе разложения перегноя входящие в его состав азот, фосфор и другие элементы становятся более доступными для растений. Образующийся при разложении органических веществ углекислый газ обогащает припочвенные слои атмосферы, в результате чего улучшаются условия углеродного питания растений.[ . ]

Органические удобрения обогащают почву питательными веществами, улучшают ее физические свойства, водный и воздушный режимы. Они уменьшают вредное действие почвенной кислотности на рост корневой системы и образование клубней картофеля, на жизнедеятельность микроорганизмов, улучшают снабжение растений углекислым газом. Органические удобрения содержат в своем составе все питательные вещества, необходимые для растений: азот, фосфор, калий, кальций, магний, бор, молибден, марганец и др.[ . ]

Эти фосфориты в зависимости от их происхождения содержат до 35% нерастворимой Р2О5, причем большую часть в виде трикальцийфосфата, который медленно переходит в почвенный раствор, содержащий углекислый газ, под действием гуминовых кислот, а также прямого воздействия корней.[ . ]

Запашка зеленых удобрений увеличивает количество микроорганизмов в пахотном слое в 1,5-2 раза, что способствует усилению биологической активности почв. Таким образом, почвенный и надпочвенный воздух обогащается углекислым газом, что улучшает воздушное питание картофеля.[ . ]

В почве с комковатой структурой, благоприятно влияющей на рост растений, содержание воздуха в идеальном случае может достигать 50% объема пор. Воздух в почве оказывает благоприятное влияние на жизнедеятельность почвенных микроорганизмов и тем самым на ее плодородие в целом. Бактерии, грибы, насекомые и корни растений расходуют на дыхание кислород и выделяют соответствующее количество углекислого газа, который благодаря изменениям атмосферного давления и диффузионным процессам снова поступает в атмосферу и таким образом способствует беспрерывному круговороту углерода в природе. Интенсивность дыхания почвы зависит от парциального давления кислорода. При изменении интенсивности дыхания почвы усиливаются или ослабляются рост и развитие растений. Накопление в почве углекислого газа в повышенных концентрациях оказывает на почвенные организмы и растения более или менее сильное токсическое действие. Поэтому аэрация почвы является важным экологическим фактором. Из почвы под буковым лесом за один час выделяется С02 15,4-•-22,0 кг/га, из перегнойной лесной почвы — 2,3-•-5,9 кг/га, из луговой почвы — 3,3 •• • 6,4 кг/га.[ . ]

Так как фактически известняк почвы является основным резервом кальция, то растворение и вымывание извести вызывает более или менее кратковременную декальцинацию почвы (следует отметить, что внесение навоза повышает содержание углекислого газа в почвенной воде).[ . ]

В повышении урожайности сельскохозяйственных культур особая роль принадлежит местным органическим удобрениям. Значение их не только в том, что они являются богатым источником наиболее ценных для растений элементов питания — азота, фосфора, калия, кальция, магния, серы и других, но и в том, что они активизируют микробиологические процессы в почве, повышают концентрацию углекислого газа в припочвенном и почвенном воздухе, обогащают почву перегноем. В результате этого увеличивается буферность почвы, улучшаются ее физические и химические свойства, структура, водный и воздушный режим, снижается кислотность и содержание подвижного алюминия. Все это создает основу эффективного использования органических и минеральных удобрений.[ . ]

По типу своего питания микробы, населяющие почву, относятся главным образом к метатрофам и прототрофам. Паратро-фы — случайные гости в почве; если же они в нее и попадают, то, не встречая для своего развития подходящих условий, быстро погибают. Что же касается микробов, постоянно живущих в почве, то это не пассивные пассажиры, прикрепившиеся к частицам почвы. Микробы активно меняют состав почвы, изменяясь в то же время и сами. О мощности этих изменений можно судить по тому, что только одна из групп почвенных бактерий выделяющая углекислый газ при разложении органического вещества) способна с поверхности 1 га выделить в атмосферу 7 500 ООО л углекислоты за год. Поэтому неудивительно, что все процессы выветривания горных пород в значительной степени связаны с жизнедеятельностью микробов, так же как и ряд других почвообразовательных процессов.[ . ]

Источник