3. Аэробные анаэробные процессы в почве. Их роль в плодородии и жизни растений?
Почва служит средой обитания для большого числа различных животных – от простейших до млекопитающих. И деятельность эти организмов - одни из важнейших факторов разложения и превращения органических остатков в почве. По отношению к кислороду их разделяют на два вида: аэробные, требующие для своего существования свободный кислород, и анаэробные, не требующие его.
Поэтому, в зависимости от водно-воздушного режима разложение протекает в аэробных или анаэробных условиях.
В аэробных условиях, т. е. при достаточном количестве влаги (60-80 % полной влагоемкости) и кислорода, а также при благоприятной температуре (25-30 ОС) процесс разложения органических остатков развивается усиленно. В этих же условиях интенсивно идет минерализация как промежуточных продуктов разложения, так и гумусовых веществ. В почве накапливается относительно мало гумуса, но много элементов зольного и азотного питания растений.
При постоянном и резком недостатке влаги в почве запасается мало растительных остатков, процессы разложения и гумификации замедляются, и гумуса накапливается немного.
В анаэробных условиях, т. е. при постоянном избытке влаги и недостатке кислорода, а также при низких температурах процесс гумусообразования замедляется.
Наиболее благоприятны для накопления гумуса сочетание в почве оптимального гидротермического и водно-воздушного режимов и периодически повторяющиеся иссушения. В таких условиях происходят постоянное разложение органических остатков, достаточно энергичное гумусирование их и закрепление образующихся гумусовых веществ минеральной частью почвы. Такой режим характерен для черноземов.
Наибольший запас гумуса отмечается в мощных тучных черноземах, где количество корневых остатков очень велико, а период быстрого разложения ограничивается весной. По мере продвижения от полосы мощных черноземов к югу и северу запасы гумуса в почве снижаются, что объясняется главным образом изменением климатических условий и характера растительности.
В торфяниках также наблюдаются значительные запасы органического вещества и его консервация как результат постоянного избыточного увлажнения.
Основные факторы эффективного гумусообразования в пахотных почвах: отвальная обработка (вспашка), которая обеспечивает анаэробные условия для разложения растительных остатков, их гумификации, а также преимущественное возделывание луговой растительной формации (многолетних трав). Эти положения многие десятилетия являлись теоретической основой обработки почвы и управления гумусообразованием.
Однако исследования показали, что корневая система однолетних растений подвергается процесс у полного аэробного разложения, если после их уборки почва в условиях недостатка влаги длительное время не обрабатывается. Если же на поверхности почвы сразу после уборки однолетних растений создать мульчирующий слой, то процессы полного разложения не происходят. Следовательно, процесс гумусообразования в пахотных почвах определяется в значительной степени способом обработки почвы.
Процесс гумусообразования активно происходит и в аэробных условиях в самых верхних (0-5 см) слоях почвы под действием почвенных беспозвоночных животных. Условия для этого создает мелкая мульчирующая обработка почвы.
4. Охарактеризуйте основные водные свойства почвы?
ВОДНЫЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ
Термин «водные свойства» означает совокупность свойств почвы, обусловливающих накопление, сохранение и передвижение воды в почвенной толще. К водным свойствам почвы относятся водоудерживающая способность, влагоёмкость, водопроницаемость, водоподъемная способность, потенциал почвенной воды, сосущая сила почвы.
Свойство почвы поглощать и удерживать воду в своем про филе, противодействуя стеканию ее под действием силы тяжести, называется водоудерживающей способностью.
Основными удерживающими воду в почве силами являются сорбционные и капиллярные. Количественно водоудерживающая способность представляет влагоемкость.
Влагоемкость почвы – это максимальное количество той или иной формы (категории) почвенной воды, удерживаемое соответствующими силами в почве. В зависимости от форм воды в почве различают: максимальную влагоемкость (МАВ), максимальную молекулярную влагоемкость (ММВ), капиллярную влагоемкость (КВ), наименьшую (НВ) и полную влагоемкость (ПВ).
Водопроницаемость почвы – это свойство почвы впитывать и пропускать через свой профиль поступающую с поверхности воду. При этом различают поглощение, впитывание воды почвой, когда вода заполняет поры и пустоты сухой почвы, передвигаясь от генетического горизонта к горизонту (первая стадия), и фильтрацию, когда свободная вода проходит сквозь толщу насыщенной влагой почвы под воздействием силы тяжести и градиента напора (вторая стадия). Водопроницаемость взаимосвязана с гранулометрическим составом и оструктуренностью почв. Например, песчаные и оструктуренные (с водопрочной зернисто-комковатой структурой) почвы тяжелого гранулометрического состава обладают высокой водопроницаемостью, в то время как слабооструктуренные (солонцеватые) суглинистые и глинистые почвы – низкой.
Таблица 1 Виды водопроницаемости
| Водопроницаемость | Объём воды (мм) в первый час впитывания почвой при напоре 5 см и температуре воды 10°С |
| Провальная | >1000 |
| Излишне высокая | 1000-500 |
| Наилучшая | 500-100 |
| Хорошая | 100-70 |
| Удовлетворительная | 70-30 |
| Неудовлетворительная | <30 |
Почвы, обладающие высокой водопроницаемостью, не способны создать хороший запас влаги в корнеобитаемом слое, а характеризующиеся низкой водопроницаемостью переувлажняются, обусловливают стекание воды по поверхности почвы и развитие эрозии или застаивание воды на поверхности и вымокание посевов.
Свойство почвы обеспечивать восходящее передвижение содержащейся в ней воды под воздействием капиллярных сил называется водоподъемной способностью. Высота и скорость подъема зависят от гранулометрического состава, структуры и порозности почвы. Подъем воды по капиллярам наиболее интенсивен при диаметре пор 0,1-0,003 мм. Высота подъема воды по капиллярам колеблется от 0,5-0,8 м (в песчаных почвах) до 3-6 м (в суглинистых и глинистых).
Таблица 2 Высота подъема воды в зависимости от гранулометрического состава почвы
| Гранулометрический состав | Высота подъема воды, м3 |
| Песок крупный | <0,5 |
| Песок средний | 0,5-0,8 |
| Супесь | 1,0-1,5 |
| Супесь пылеватая | 1,5-2,0 |
| суглинок средний | 2,5-3,0 |
| Суглинок тяжелый | 3,0-3,5 |
| Глина тяжелая | 4,0-6,0 |
| Лёссы | 4,0-5,0 |
В песчаных почвах вода поднимается невысоко, но достаточно быстро, в глинистых - медленно. При разрывах в капиллярах, что характерно для структурных почв, передвижение капиллярной влаги затруднено. Боронование влажной почвы направлено на сохранение влаги в результате разрыва капилляров в поверхностном слое и снижения (или прекращения) испарения содержащейся в почвенном профиле воды.
Вода в почве подвергается одновременному воздействию сил различной природы (адсорбционных, осмотических, капиллярных, гравитационных), которые изменяют движение молекул воды и ее энергетическое состояние. Для того чтобы выразить суммарное влияние этих сил на энергетическое состояние воды в почве, используют понятие термодинамический (полный) потенциал почвенной воды.
Потенциал почвенной воды - мера потенциальной энергии воды в почве. Он выражает удельную потенциальную энергию воды в почве относительно энергии воды в исходном состоянии, т. е. это величина, выражающая способность воды в почве производить большую или меньшую работу по сравнению с чистой свободной водой. В почвоведении вместо понятия «потенциал почвенной воды» обычно используют понятие «давление почвенной воды», измеряемое в паскалях (Па). Эмпирически установлены зависимости между водопотреблением растений и давлением почвенной воды.
Давление почвенной воды при насыщении почвы влагой и отсутствии солей равно нулю. По мере высыхания почвы давление почвенной воды приобретает все большие (по абсолютной величине) отрицательные значения, а сама почва проявляет все большую способность поглощать воду при соприкосновении с ней. Эта способность поглощать воду получила название сосущей силы, а величина, характеризующая ее, - всасывающего давления почвы.
Всасывающее давление (сосущая сила) почвы – величина положительная, численно равная давлению почвенной воды. Оно может быть выражено в паскалях, атмосферах, барах или сантиметрах водяного столба. Всасывающее давление почвы выражают в pF, т. е. логарифмом числа сантиметров водяного столба.
Установлена четкая взаимосвязь между значениями pF, водно-физическими характеристиками и формами почвенной воды. А именно: максимально насыщенной водой почве (мокрой) соответствует значение pF, равное 0, сухой почве – 7, при влажности, равной максимальной гигроскопичности, pF равно 4,5; влажности завядания – 4,2; наименьшей влагоемкости – 2,7-3,0 (для почв тяжелого гранулометрического состава) и 2,3 - 2,0 (для почв легкого гранулометрического состава).