Общие сведения о почвенном воздухе.

Почвенный воздух – незаменимый фактор жизнедеятельности растений, микроорганизмов, активный участник почвообразования. Количество воздуха в почве зависит от размера пор и от влажности почвы. В сухих почвах содержание воздуха составляет 25-90% объема почвы. Корневая система, животные и др организмы в процессе дыхания потребляют кислород, концентрация которого может изменяться. Пополнение кислородом почвенного воздуха осуществляется в результате его обмена на атмосферный. Такой процесс называют газообменом или аэрацией почвы. Зоной активной аэрации считается метровый почвенный профиль. Почвенный воздух характеризуется повышенной влажностью – относительная влажность его близка к 100%. В нем присутствуют летучие органические соединения: углеводороды, спирты, сложные альдегиды, являющимися продуктами жизнедеятельности микроорганизмов. Содерж азота в почвенном воздухе также может несколько изменятся в результате связывания его азотфиксирующими микроорганизмами и др. Состав почвенного воздуха зависит от 2-х факторов – газообмен с атмосферой и жизнедеятельность растений и микроорганизмов.

Типы водного режима почвы и его регулирование.

Основным показателем, характеризующим водный режим почв явл коэффициент увлажнения. Кувл=х/z, где х-количество поступивших осадков; z-испарение. Коэффициент увлажнения нах-ся в пределах 0,1-3,0. Чем он выше, тем большими влагозапасами обладает почва.

По Роде выделяют сл. основные типы водного режима:

1.мерзлотный-характерный для районов распространения многолетней мерзлоты, летом оттаивает только верхняя часть почвы, низший слой замерзший, он воду не пропускает, поэтому поверхностный слой переувлажнен.

2. водозастойный- присущ болотным почвам атмосферного питания. Влажность почвы в течение года близка к Wпв, лишь в отдельные периоды может снижаться до Wнв.

3.периодический водо-застойный-присущ болотным почвам грунтового питания, влажность колеблется от Wпв до Wнв.

 4.промывной-Кувл>>1, формируются низходящие потоки воды, в весенний и осенний периоды почва промачивается до грунтовых вод.

5.непромывной-Кувл<<1, осадки распределяются только в верхних горизонтах(черноземы степной зоны; почвы полупустынь, пустынь).

 6.аридный-встречается в полупустынях и пустынях, в течение всего года влажность почвенного профиля близка к Wвз. 

7.ирригационный-создается человеком при поливе с/х культур.

8.осушительный-характерен для искусственно-осушеных болотных и заболоченных почв. Регулирование водного режима осуществляется путем гидромелиоративных, агромелиоративных и др мероприятий.

Газовый состав почвенного воздуха

Зависит от газового состава атмосферы, однако непостоянен ввиду дыхания корневой системы и организмов. Содержание кислорода в почве может снижаться более чем в 2 раза, а количество углекислого газа может быть выше в десятки и сотни раз. В верхних рыхлых слоях содерж кислорода приближается к его содержанию в атмосфере, в слоях с затрудненным газообменом оно значительно уменшается в результате употребления растениями и микроорганизмами. Содерж углекислого газа в почвенном воздухе всегда больше чем в атмосфере, в следствии выделения его корнями растений и микроорганизмами, достигает до 15-20%, тогда когда в атмосфере – 0,03%. Содержание азота в почве и атмосферном воздухе практически одинаково (80%).

Понятие о почвенном плодородии.

Плодородие – способность почвы обеспечивать потребности растений в факторах и в условиях жизни: в питательных веществах, воде, воздухе, тепле, благоприятной среде для развития корневой системы и др. Плодородие это обобщающий показатель всех свойств почвы, является синтезом хим., физ., водных, воздушных, тепловых свойств. Плодородие принципиально отличает почву от другой среды т.е. атмосферы, горной породы и др. Показатель плодородия используется понятием урожайности конкретных с/х культур. Однако урожайность конкретных с/х культур зависит не только от плодородия почвы, но и от сорта, от уровня агротехники, технологии выращивания и уборки.  

Воздушные свойства почв

Нормальная аэрация осуществляется, если объем пор составляет не ниже 20%. Интенсивность аэрации определяется воздушными свойствами почв: воздухопроводностью и воздухоемкостью.

Воздухопроводность(воздухопроницаемость)- способность почвы пропускать через себя воздух. Измеряется объемом воздуха в мм, который происходит за единицу времени при определенном давлении через 1 см² почвы, толщиной в 1 см. В естественных условиях 1 см² почвы способен пропустить за 1 секунду до 1 и более литров воздуха.

Воздухоемкость – количество воздуха, которое почва может удерживать в своих порах. Как и пористость выражается в % от объема почвы. Максимальное значение воздухоемкости у сухих почв.

Воздушный режим почвы

Это совокупность происходящих в почве процессов, поступления, передвижения, изменения газового состава и физического состояния почвенного воздуха при его взаимодействии с атмосферой, твердо, жидкой и живой фазами почв. В динамике воздушного режима прослеживаются суточная и годовая составляющие.

Суточная динамика обусловлена изменениями атмосферного давления, температуры, освещенности и фотосинтеза, происходящими в течении суток. Она охватывает 50-ти см слой почвы, благодаря ей состав почвенного воздуха может обновится на 10-15%

Годовая динамика обусловлена изменениями климатических характеристик, интенсивности жизнедеятельности микроорганизмов и растений в течении года.

Источники тепла в почве

Количество тепла в почве зависит: длина вегетационного периода растений, видовой состав и продуктивность растительного покрова, водный и воздушный режимы почв, численность обитаемых в ней организмов, скорость разложения органики и превращение гумусовых веществ, темпы выветривания горных пород, интенсивность химических реакций.

Источниками тепла являются: лучистая энергия солнца, радиация атмосферы, тепло земных недр, энергия, выделяемая при разложении растительных остатков, радиоактивный распад. Основным источником является солнечная энергия, поверхностью поглощается до 50%. Почва отдает тепло в атмосферу в том случае, если имеет более высокую температуру, чем приземные слои воздуха и наоборот.

Тепловые свойства почвы.

Известны: теплопоглотительная способность, теплоемкость, теплопроводность.

Теплопоглотительная способность – способность почвы поглощать лучистую энергию солнца. Поглощается не вся энергия, а только ее часть, а др. часть отражается. Величина отраженной солнечной радиации выражается в % от ее общего количества достигшего поверхности земли – альбедо. Чем меньше альбедо тем меньше солнечной энергии отражает почва и тем сильнее она нагревается. Альбедо зависит от: цвета почвы, от поверхности, влажности и особенностей растительного покрова.

Теплоемкость – способность почвы поглощать тепло. Бывает удельная и объемная. Зависит от: гранулометрического и минералогического составов, содерж. в почве органического вещества, воды и воздуха.

Теплопроводность – связана с разностью температур между отдельными слоями. Процесс перераспределения температур между отдельными слоями называется теплообменом. Свойство почвы проводить тепло – теплопроводность. Теплопроводность оценивается с помощью коэф. теплопроводности.         

Тепловой режим почв.

Теплопроводный режим – совокупность процессов переноса, поступления аккумуляции и отдачи тепла.

Радиационный баланс: R=Q(1-A)-E_ф  Q – приход коротковолновой солнечной радиации; A – альбедо; E_ф – длинноволновое излучение

Тепловой баланс:

R⁺-положительная составляющая радиационного баланса

R^--отрицательная составляющая радиационного баланса

P⁺,P^- - составляющие турбулентного теплообмена атмосферы

LE – расход тепла на испарение почв. влаги

LC – кол-во тепла выделяемого при конденсации водяных паров

B⁺, B^- - внутрипочвенный обмен

Тепловой режим используется при оценке глубин промерзания почвы, характеристики теплообеспеченности территории.    

Дыхание почвы

Помимо дыхания кислород в почве расходуется также на химически реакции. Во время вегетационного периода, почвы значительно интенсивней поглощают кислород и выделяют углекислый газ, чем весной и осенью. При температуре около 20° 1 кг сухой массы почвы за 1 час поглощает от 0,5 до 5 мл кислорода. Дыхание почвы зависит от интенсивности аэрации, биологической активности почвы, особенностей произрастающих растений, фаз их развития, погодных условий.

Виды плодородия.

Плодородие бывает: природное, эффективное, потенциальное. Природное плодородие – совокупность всех имеющихся свойств почвы по отношению к требованиям растений, которые характеризуются рядом важных положений называемых биологическими законами. Биологические законы: 1) минимума (урожайность опр. факторами наход. в мин.). 2) закон незаменимости любого фактора. 3) оптимума (мах. урожайность будет достигнута при оптимальных параметрах внешней среды и др.).

Мероприятия по улучшению природного плодородия должны быть комплексными, улучшающие все ее свойства – данные мероприятия мелиоративные. Природное плодородие зависит от погодных усл.

Эффективное плодородие проявляется при возделывании опред. с/х культур, дающих различ. по количеству и качеству продукцию, оно зависит от вложенного в почву труда. Главным фактором опред. эффективное плодородия – уровень науч.-технического прогресса.

Потенциальное плодородие проявляется после проведения мелиораций и применения наилучших сортов и приемов возделывания с/х культур известных человеку в данный момент времени. Разность между потенциальным и эффективным плодородием в денежном выражении характеризует эффективность мелиорации почв. Плодородие почв может изменятся с истечением времени.