Почвоведение с основами геологии - Ковриго В.П.
ISBN 5-10-003135-2
Скачать (прямая ссылка):
Отношение содержания диоксида углерода в почвенном воздухе к содержанию кислорода (?^-) называется коэффициентом дыхания.
Для почв с плохим газообменом это отношение больше единицы. В таких почвах идут анаэробные процессы. Часть CO2 может связываться химически с образованием гидрокарбонатов. Этот процесс получил название ретенции CO2. Ретенция зависит от pH: при pH < 5 она не происходит. В щелочном интервале ретенция протекает очень интенсивно. Поэтому для почв засоленного ряда коэффициенты дыхания невысокие (0,16—0,35).
Диоксид углерода образуется в почве главным образом за счет биологических процессов. Частично CO2 может поступать в почвенный воздух из грунтовых вод и в результате десорбции из твердой и жидкой фаз почвы. Некоторое количество CO2 может образоваться вследствие превращения бикарбонатов в карбонаты при испарении почвенных растворов: Са(НС03)2 -» CaCO3 + H2O + + CO2, в результате воздействия кислот на карбонаты почв, а также вследствие химического окисления органического вещества.
14.2. ВОЗДУШНЫЕ СВОЙСТВА ПОЧВ
Наиболее важными воздушными свойствами почв являются воздухоемкость, воздухопроницаемость, аэрация.
Максимальное количество воздуха, которое может быть в почве, выраженное в объемных процентах, называют общей воздухо-емкостъю почв (Р0.в)- Ее можно определить по формуле
Л). В = ^общ ~~ ^VJ
где Р0бщ — общая порозность почвы, %; Рг — гигроскопическая влажность (в объемных процентах).
Воздухоемкость почв зависит от их гранулометрического состава, сложения, степени оструктуренности.
165
Различают также капиллярную и некапиллярную воздухоем-кость. Капиллярная воздухоемкость характеризует количество почвенного воздуха, размещенного в капиллярных порах. Наибольшей капиллярной воздухоемкостью отличаются тяжелые по гранулометрическому составу бесструктурные плотные почвы.
Для обеспечения нормальной аэрации почв наибольшее значение имеет некапиллярная воздухоемкость, или порозность аэрации, — воздухоемкость межагрегатных пор, трещин, ходов червей, корней. Она связана со свободным почвенным воздухом. Некапиллярная воздухоемкость при наименьшей влагоемкости имеет особое значение для аэрации. Если воздухоемкость при наименьшей влагоемкости составляет менее 15 %, то аэрация почв недостаточная, чтобы обеспечить благоприятный состав почвенного воздуха. Оптимальные условия для газообмена создаются при содержании воздуха в минеральных почвах 20—25 %, в торфяных — 30-40 %.
Способность почвы пропускать через себя воздух называют воздухопроницаемостью. Это свойство определяет скорость газообмена между почвой и атмосферой. Она зависит от гранулометрического состава почвы, ее структурного состояния, строения порово-го пространства. В естественных условиях воздухопроницаемость изменяется в широких пределах — от 0 до 1 л/с и выше.
Процессы обмена почвенного воздуха с атмосферным называют аэрацией или газообменом. Газообмен осуществляется через систему воздухоносных пор почвы, сообщающихся между собой и с атмосферой. Газообмен обусловлен несколькими факторами: диффузией, изменением температуры почвы и барометрического давления, изменением количества влаги в почве под давлением осадков, орошением, испарением, влиянием ветра, изменением уровня грунтовых вод или верховодки.
Поступление в почву влаги с осадками или при орошении вызывает сжатие почвенного воздуха, его выталкивание наружу и засасывание атмосферного воздуха.
Изменение температуры почвы и атмосферного давления, ветра и уровня грунтовых вод также вызывает объемные изменения воздуха в почве и, как следствие, влияет на газообмен.
Однако ведущим фактором газообмена в почве является диффузия. Это основной механизм массопереноса газов в почве и газообмена между почвой и атмосферой. Под диффузией понимают перемещение газов в соответствии с их парциальным давлением. Под влиянием диффузии создаются условия для непрерывного поступления O2 в почву и выделения CO2 в атмосферу.
Коэффициент диффузии равен объему газа (в см3), проходящего в секунду через 1 см2 поверхности при мощности слоя 1 см и градиенте концентрации, равном единице.
Коэффициенты диффузии газов в почве (D) и в атмосфере (D0) различны. Через почву диффузия газов протекает в 2—20 раз мед
166
леннее, чем в атмосфере. Отношение коэффициента диффузии в
почве к коэффициенту диффузии в атмосфере (тг) меньше единицы.
14.3. ВОЗДУШНЫЙ РЕЖИМ ПОЧВЫ И ЕГО РЕГУЛИРОВАНИЕ
Воздушный режим почвы — это совокупность всех явлений поступления воздуха в почву, его передвижения в ней и расхода, а также явлений обмена газами между почвенным воздухом, твердой и жидкой фазами, потребления и выделения отдельных газов живым населением почвы.
Воздушный режим почв подвержен суточной, сезонной, годовой и многолетней изменчивости и находится в прямой зависимости от различных свойств почв, погодных условий, характера растительности, агротехники.
Для нормального произрастания растений необходимо оптимизировать воздушный режим почвы. Улучшение воздушного режима почв особенно важно там, где распространены почвы с временным избыточным увлажнением и при сельскохозяйственном использовании болотных почв.
