10. Регулирование водного режима почвы

Для обеспе­чения растения водой в нужном количестве во все фазы его развития надо орошением поддерживать оптималь­ную влажность в корнеобитаемом слое почвы. Оптималь­ная влажность почвы изменяется для одного и того же растения во времени и зависит от выращиваемой куль­туры; механического и химического состава почвы, кли­матических и погодных условий и от других факто­ров.

Вода из почвы постоянно расходуется на испарение с ее поверхности и на транспирацию. Поэтому, чтобы поддерживать в почве оптимальную влажность для различных культур, оросительная система должна непре­рывно подавать воду в почву в требуемом количестве. Практически это оказывается возможным только с уст­ройством автоматической подачи воды в почву при им­пульсном и капельном орошении.

При поверхностном поливе и поливе дождеванием запасы воды в почве пополняются периодически, преры­висто; во время полива вода аккумулируется в почве, а после полива расходуется растениями.

До полива влаж­ность почвы должна быть не ниже критической, то есть растения не должны страдать от недостатка воды, а пос­ле полива — не выше наименьшей влагоемкости, чтобы к растениям поступал воздух.

Первый полив начинают раньше наступления крити­ческой влажности почвы. Дату ее наступления определя­ют путем деления запасов легкодоступной (эффектив­ной) влаги в расчетном слое почвы в день расчета на среднесуточное суммарное испарение.

Легкодоступный запас, влаги в почве Wэ  равен: Wэ =Wф-Wврк, где Wф — фактический запас влаги в почве; Wврк — запас воды при критической влажности.

Фактическую влаж­ность определяют с помощью влагомеров: тензиометров, нейтронных измерителей влажности почвы, а также тер­мостатно-весовым методом. Чем меньше отклоняется влажность почвы от оптимальной, тем больше удовлет­воряется потребность растений в воде и питании и тем выше урожай.

В условиях орошения водный, воздушный и питатель­ный режимы почвы регулируют не только поливами, но и внесением минеральных и органических удобрений, своевременной обработкой почвы, внедрением рацио­нальных севооборотов.

 

11. Воздушные свойства и воздушный режим почв

Благодаря пористости почва обладает воздухопроницаемостью.Воздухопроницаемость — свойство почвы пропускать воздух через поры, не занятые водой.

Общий объем почвенных пор выше наи­меньшей влагоемкости (капиллярно-подвешенной влаги) называ­ют воздухоемкостью, а общий объем пор, свободных от влаги,— воздухосодержанием, или порочностью аэрации. Воздухоемкость и воздухосодержание выражаются в процентах от объема почвы.

Воздушные свойства почвы зависят от влажности, объемной плотности, механического состава, структурности почвы. Благода­ря воздухопроницаемости и порозности аэрации почвы в том или ином количестве содержат почвенный воздух. Почвенный воз­дух — газы, находящиеся в порах почвы, свободных от влаги; со­держание его выражается в процентах от объема почвы и изме­няется в зависимости от динамики влажности почв в данной мест­ности.

Почвенный воздух хорошо дренированных почв содержит, %: азота — 78, кислорода — 21, аргона — 0,9, углекислого газа — 0,03. По составу он мало отличается от атмосферного (в нем больше углекислоты и меньше кислорода).

В зависимости от пористости, влажности, состава растений, количества органических веществ, микроорганизмов содержание O2 и СО2 в почвенном воздухе может меняться от 0 до 20 %. Раз­личия в концентрации O2 и С02 определяются интенсивностью использования О2, поступлением С02 и быстротой газообмена между атмосферным и почвенным воздухом — аэрацией.

Аэрация, или газообмен почвенного воздуха с атмосферным, осуществляется благодаря воздухопроницаемости почвы. Переме­щение молекул происходит вследствие различия парциального давления газов (диффузии). Процесс диффузии газов в самой почве происходит в 5—20 раз медленнее, чем в атмосфере. На аэрацию оказывает влияние поступление влаги в почву, которая вытесняет воздух в атмосферу.

Значительное влияние на газообмен оказывают верховодка и близколежащие (1,5—2,0 м) грунтовые воды с переменным уров­нем. При подъеме уровня воды воздух, обогащенный углекисло­той, выталкивается в атмосферу, а при опускании уровня воды происходит втягивание атмосферного воздуха, обогащенного кис­лородом. Аэрация усиливается благодаря изменению температу­ры и барометрического давления атмосферы. Нагревание почвы сопровождается расширением газов и их выходом в приземной слой воздуха, то же самое происходит при уменьшении атмо­сферного давления. И, наконец, газообмен почв усиливается при действии ветра в приземном слое, обычно занятом той или иной растительностью.

Значение почвенного воздуха и аэрация для почвенных про­цессов, жизнедеятельности растений и микроорганизмов опреде­ляется составом почвенного воздуха и, в частности, соотношением; кислорода и углекислоты.

Значительная часть почвообразовательных процессов, связан­ных с разложением органических веществ, сопровождается окис­лительными процессами, активной микробиологической деятель­ностью. Поэтому самые верхние органогенные горизонты погло­щают значительное количество кислорода. Так, лесная подстилка способна поглотить кислорода до 400 мл на 1 кг, гумусовые гори­зонты поглощают от 0,5 до 3 мл на 1 кг абсолютно сухого веще­ства, а нижние горизонты подзолистых почв — десятые и сотые доли миллилитра.

Поглощается кислород и растущими корнями растений, ми­кроорганизмами. При этом во всех случаях в почвенный воздух выделяется углекислый газ. При недостатке кислорода создаются анаэробные условия, замедляются процессы разложения органи­ческих веществ, изменяются группы микроорганизмов, изменяется валентность Fe и Mg, начинаются процессы оторфовывания, оглеения, разрушения почвенной структуры с образованием плотных горизонтов.

Анаэробные условия складываются в почвах при содержании кислорода 2,5—5 % или если его меньше 5,5 см3 в 1 кг почвы. При недостатке кислорода в почве изменяются интенсивность и направление почвообразования, а почвенный воздух насыщается недоокисленными соединениями (метан, сероводород, ароматичес­кие вещества) и главным образом углекислотой, содержание которой может достигать 15—20 % объема.

Находящийся в почвах углекислый газ способствует образо­ванию (при реакции рН>5) бикарбонатов. При реакции среды рН<5 углекислый газ способствует растворению карбонатов и, по-видимому, образуя угольную кислоту, может участвовать в процессах химического и биохимического выветривания, способ­ствуя перемещению различных веществ по профилю почв. При недостатке кислорода прекращается рост корней, проростков, элементы питания становятся недоступными, а изменяющиеся физические условия в почве приводят к прекращению роста рас­тений и потере почвенного плодородия.

Для обеспечения наилучших условий газового состава почвен­ного воздуха, аэрации, роста растений и развития микроорганиз­мов необходимо, чтобы порозность аэрации верхних горизонтов почвы находилась в пределах 15—20 % объема почвы. Соотноше­ние в почвах О2 и СО2 постоянно изменяется в связи с сезонными и годовыми циклами развития растений и климатическими фак­торами.

Улучшение воздушного режима почвы прямо связано с агро­техническими приемами по регулированию физических свойств почв и водного режима. Повышение аэрации почв достигается уменьшением увлажнения верхних горизонтов. Однако для роста растений требуется оптимальное соотношение между почвенным воздухом и влагой, что достигается лишь в хорошо оструктуренных почвах добавлением органических удобрений при вспашке. Хороший эффект дают осушение болот, создание микроповыше­ний и лесомелиоративных насаждений.