Воздушный режим почв

Воздушный режим почв, как совокупность всех явлений поступления, передвижения и расходования почвенного воздуха, в значительной мере зависит от водного режима почв, поскольку почва, как система, состоит из трех частей: твердого вещества, почвенной влаги и воздуха. Объем почвенных пор, занятых влагой и воздухом, составляет пористость почвы. Ее величина в пахотном слое минеральных почв обычно находится в пределах от 48 до 65%,, в подпахотных слоях – от 40 до 50% . Однако, в избыточно увлажненных, особенно подзолистых глинистых почвах, пористость снижается до 25-35% . Процесс уплотнения может идти и за счет воздействия оросительной воды, наиболее заметный при крупнокапельном орошении с высокой интенсивностью за единицу времени.

Количество воздуха, вмещающегося в почве, характеризуется пористостью аэрации (А), как разницей между пористостью и объемом пор, занятых водой:

А = S – α _об. где

А – пористость аэрации, %

S – пористость, %

a _об. – объемная влажность почвы, %

Практически влажность почвы определяют в весовых процентах (α вес), как содержание влаги по отношению к абсолютно сухой массе почвы. Для получения объемной влажности используют плотность почвы (d_о): α _об. = α _вес. d_о

Аэрацию орошаемой почвы можно улучшить глубоким рыхлением в дополивной период, щелеванием или просто междурядной культивацией на пропашных культурах. Особенно эффективно щелевание на старо возрастных многолетних травах. Можно использовать окучивание (например, картофель, капуста, кукуруза) или даже возделывать культуры на грядах. Существенную роль играет способ орошения. Лучшими будут внутрипочвенное орошение или хотя бы полив по бороздам. Но в Западной Сибири наши возможности очень скромны, поскольку орошение производится в основном дождеванием.

Почвы болот в естественном состоянии почти не содержат воздуха. Поэтому осушение болот в первую очередь направлено на обеспечение аэрации почвы. При хорошей аэрации растения полнее усваивают питательные вещества как из естественного запаса, так и внесенные с удобрениями.

В условиях Западной Сибири чаще всего на осушенных землях высевают многолетние травы.

Тепловой режим почв

Под тепловым режимом почв понимают совокупность явлений поступления, аккумуляции и переноса тепла в почве. Что же с этими явлениями происходит при проведении орошения или осушения? Для ответа на этот вопрос необходимо рассмотреть изменения основных тепловых свойств почвы – ТЕПЛОЕМКОСТИ, определяемой количеством тепла в калориях, необходимого для поднятия температуры единицы массы (1 г) или объема (1 см³) почвы на 1⁰ С и ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ, как способности почвы проводить тепло и выражаемой количеством тепла в калориях, проходящего в секунду через слой почвы 1 см поперечным сечением 1 см² при температурном градиенте между двумя поверхностями 1⁰ С. Если теплоемкость воды принять за 100%, то у минеральной части почвы (песок-глина) она составит 19,6 – 23,3%, а у воздуха только 0,03% (таблица 3). Различия весьма значительны, поэтому при орошении, увеличивая удельный вес воды в почве за счет воздуха, потребуется больше тепла для нагрева единицы объема почвы. Значит, влажная почва более теплоемка, чем сухая, что сдерживает ее прогревание. К тому же температура влажной почвы заметно снижается вследствие испарения из нее воды.

Таблица 3. – Тепловые свойства почв

Субстрат	Теплоемкость, % к воде	Теплопроводность, кал.см^2/сек
Воздух	0,03	0,00006
Вода	100	0,00136
Торф	47,7	0,00027
Песок	19,6	0,00930
Глина	23,3	0,00220

Знание рассмотренных тепловых свойств при орошении, позволяет правильно ориентироваться при выборе места для посева или посадки наиболее теплолюбивых культур, особенно с длинным вегетационным периодом, отдавая предпочтение более легким почвам и не допуская их высокого увлажнения в весенний период. Дополнительное же промачивание почвы подзимними поливами снижает угрозу вымерзания корней. Об этом нужно помнить не только при наличии озимых хлебов в хозяйстве, но и на плодово-ягодных насаждениях в особенности. В Сибири при подзимних поливах наблюдается медленное повышение температуры почвы весной. Мы выше отметили, что это сдерживает посев теплолюбивых культур. Но в ряде случаев, оттягивание оттаивания почвы, казалось бы, парадоксальное для зоны с коротким периодом вегетации, оказывается полезным. Например, цветки ряда плодово-ягодных культур с ранними сроками цветения (слива, черная смородина), часто гибнут от весенних заморозков. Более позднее цветение на фоне орошения (с осени или ранней весной) зачастую сохраняет урожай. Однако не надо забывать, что решение в пользу проведения влагозарядковых поливов зависит не только от проблем теплового режима почв. Глубина залегания грунтовых вод в четыре и менее метров зачастую перечеркивает прочие доводы.

Еще более плодотворно влияние поливной воды на тепловой режим почв в летний период. Здесь положительное воздействие поливов проявляется в уменьшении амплитуды колебаний температуры почвы и растений (рис. 1). Опять же по причине более высокой теплоемкости воды в сравнении с воздухом и большем ее испарении с поверхности, орошаемая почва нагревается днем не столь интенсивно, а в Сибири летом часто в дневные часы температура почвы, приземного слоя воздуха и растений превышает оптимальный уровень, вызывающий резкое замедление процесса фотосинтеза. Ночью же, наоборот, почва меньше охлаждается за счет накопленного днем тепла. В результате сглаживается амплитуда суточного колебания температуры почвы, что создает более благоприятные условия для жизнедеятельности растений.

Если говорить о влиянии осушения на тепловые свойства почв, то прежде всего на торфяные, являющиеся основным объектом осушительных мелиораций. Теплоемкость торфа превышает более чем в два раза, а теплопроводность, наоборот, во много раз уступает показателям минеральных почв (таблица 3). Отсюда своеобразный тепловой режим торфяных болот.