ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.04.2024
Просмотров: 52
Скачиваний: 0
вия для накопления питательных веществ и позволяют получать высокие урожаи сель скохозяйственных куль тур.
В нашей стране впервые в мире с по мощью физики разра ботан метод искусст венного структурообразования почв. В по следние годы оно полу чает значительное рас пространение во мно гих странах мира. Про изводство полимеров с самыми разнообразны ми свойствами значи тельно облегчает прак тическое использова ние физических удоб
рений. Полимерные молекулы, имея нитевидную фор му, становятся своеобразными связками между мел кими почвенными частицами и комочками. Внесение их резко снижает образование почвенной корки, а это очень важно при обработке некоторых почв и возде лывании пропашных культур. Полимеры могут стать эффективным способом борьбы с эрозией почв. В этом случае достаточно создать структуру только в самом верхнем слое толщиной в несколько сантиметров.
В последние годы значительно расширен выпуск
50
новых структурообразующих препаратов. Среди них хорошо известны, например, полиакриламид, полиак рилонитрил, сополимер (VIII), успешно выдержавшие проверку на пшенице, кукурузе, картофеле, огородно бахчевых культурах в разных районах страны. Гид ролизированный полиакрилонитрил способен при вне сении только 100—150 кг/га за 1—2 дня превращать распыленные эрозией почвы в плодородные, структур ные. В колхозах Туркмении внесение в почву 150 кг/га полимера дало прибавку урожая хлопка-сырца 5 ц, и в последующие годы его действие на урожай сохра нялось. Расходы на применение таких удобрений в несколько раз окупаются прибавками урожая.
Искусственное структурообразование сможет по лучить применение и в сельскохозяйственной мелио рации. При закладке гончарных трубок на глубине во достока важно, чтобы слой почвы над ними был структурным. Поэтому целесообразно трубки водосто ка покрывать слоем почвы, оструктуренной полиме ром.
Почва — источник влаги
Влага, наряду с питательными веществами, опре деляет плодородие почвы. В виде водных растворов корни растений получают питательные вещества. Над земная часть растений содержит около 80% влаги, еще больше ее в сочных плодах. Из воды и углекисло ты при фотосинтезе растения образуют органические вещества — пищу человеку и животным. Испаряя во ду при транспирации, растения защищают себя от действия потоков солнечной радиации. Установлено,
51
что растения ежечасно расходуют на транспирацию почти всю воду, содержащуюся в их тканях.
Кроме прямого участия в жизнедеятельности ра стений, вода влияет на них также косвенно, через почвенную среду. Под действием влаги изменяется ме ханическое сопротивление почвы, определяются усло вия жизни очень важных для растений микроорганиз мов.
Почвенная вода находится в различных состоя ниях: свободная или подвижная, жидкие пленки или водяной пар. В почвенном воздухе вода находится в виде пара. При охлаждении она превращается в росу, поглощаемую корнями растений. Парообразная вода находится в движении, совершая суточные и сезонные циклы. Ночью пар идет из нижних, более теплых, сло ев к верхним. В летнее время он перемещается от по верхности почвы вниз, зимой — из нижних незамер зающих слоев к поверхности, повышая весенний запас влаги верхнего слоя почвы.
Не вся содержащаяся в почве влага доступна ра стениям. Часть ее образует «мертвый» запас. К ней относится гигроскопическая и парообразная вода, ко торая не усваивается растениями. Ее количество оп ределяется типом почвы. Особенно велик запас «мерт вой» влаги в торфяных почвах.
Свободная вода заполняет в почве все капилляр ные поры и более крупные промежутки. Ее называют капиллярно-гравитационной, различая капиллярную и гравитационную воду. Капиллярная—заполняет поры почвы и удерживается в них менисковыми силами. Различают три состояния: капиллярно-неподвижное, подвижное и легкоподвижное. Культурным растениям
52
доступны две последние формы, они являются основ ным источником влаги. Капиллярная вода находится в движении, перемещаясь по всем направлениям от более увлажненных мест к менее увлажненным. Гра витационной водой называют свободно просачиваю щуюся в почву воду, которая передвигается по круп ным промежуткам и порам под действием.силы тяже сти, скопляясь в глубоких водонепроницаемых гори зонтах почвы. Она может быть застойной, лишней и даже вызывать кислородное голодание растений и за болачивание почвы.
Наиболее благоприятные водные условия создают ся в структурных почвах с капиллярными и более крупными промежутками между твердыми части цами.
Из водных характеристик почвы наиболее важны в агрономическом отношении влажность устойчивого завядания и её полевая влагоемкость. Под влаж ностью устойчивого завядания понимают влажность почвы, при которой весь запас влаги определяется только количеством «мертвой», недоступной растени ям воды. В такой почве семена не прорастают.
Влажность устойчивого завядания выражается в. процентах от веса или объема почвы. Она зависит от природы почвы, возрастает с увеличением плотности пахотного слоя, изменяется в различные фазы разви тия растений и в значительной степени зависит от влажности воздуха.
При полевой влагоемкости в почве содержится на ибольшее количество воды, которое способна удер жать дренированная почва. Полевая влагоемкость оп ределяет верхний предел влаги, доступной растениям.
53
Она имеет большое агрономическое значение. Зная полевую влагоемкость и влажность устойчивого завядания, можно рассчитать запасы доступной для растений влаги. В орошаемом земледелии по величи не полевой влагоемкости определяют норму полива.
Очень важно знать полевую влагоемкость почвы для определения ее агрономической характеристики — влажности замедленного роста растений. Надо учесть, что не вся влага одинаково усвояема. Еще за долго до наступления влажности устойчивого завядания растения проявляют явные признаки угнетения, что сказывается на урожае. Критический предел влажности, ниже которого растения начинают испы тывать угнетение, называют влажностью угнетения роста.
В сельскохозяйственной практике необходимо знать содержание влаги в почве и ее изменения. Влажностью определяется очень важный показатель готовности к обработке — ее спелость. Одновременно с уменьшением влаги в крупные промежутки взамен уходящей из них воды поступает воздух. В этот пе риод в почве, прогреваемой весенними лучами солнца, начинают интенсивно развиваться биологические про цессы. Влажность спелости почвы примерно соответ ствует 40% от полной или 60—70% полевой влагоем кости.
Влажность почвы измеряется многими способами. Наиболее разработан метод сопротивления гипсовых блоков. Влажность почвы определяется по электро проводности, но не самой почвы, а блока — промежу точного тела, введенного в нее. Этот метод не приме ним на засоленных почвах.
54
Значительный интерес представляет тензометри ческий метод. Измеряют влажность величиной отри цательного давления внутри самого прибора, которое возникает в нем при соприкосновении с почвой. Его лучше применять на почвах с высокой влажностью.
Большие возможности быстрого и достаточно точ ного определения влажности почвы открывает приме нение ионизирующего излучения. Разработаны гаммо скопический и нейтронный методы. В почве на рас стоянии 0,5 м устанавливают две полые трубы. В одну из них помещают источник гамма-лучей, в дру гую — счетчик ядерного излучения. Проходя слой поч вы между трубами, гамма-лучи частично поглощаются в зависимости от содержания влаги. По показа ниям счетчика можно точно установить степень погло щения гамма-лучей и, следовательно, определить влажность почвы. Гамма-влагомер позволяет найти величину всего запаса влаги в виде жидкости, льда
и пара.
Если метод взвешивания и высушивания почвы да ет результат не ранее чем через 10 час., то гаммоско пический позволяет получить ответ сразу. Он приме ним для изучения динамики изменения влажности почвы. Измерения можно производить на различных глубинах без нарушений естественной структуры
почвы.
Нейтронный метод основан на замедлении нейтро нов при столкновении их с атомами водорода. Так как в почве водород входит в состав воды, то замед ление нейтронов пропорционально влажности почвы. Влагомер состоит из датчика в виде небольшой гиль зы, внизу которой находится источник нейтронов. Дат
55
чик вводится в буровую скважину, при этом нейтроны, пройдя слой почвы, замедляют движение и попадают в счетчик. Его показания переводят в данные влажно сти почвы по тарировочной кривой. Нейтронный метод менее точен, чем гаммоскопический.
Непрерывный влагообмен между почвой и возду хом изменяет водный режим. Для количественного выражения его составляется водный баланс почвы, сравниваются приход и расход влаги. В естественных условиях отношение суммарного испарения к посту пающим в почву осадкам близко к единице. Это опре деляет высокую обеспеченность растений влагой. Со стоянием водного баланса почвы характеризуется ин тенсивность фотосинтеза.
Чтобы обеспечить хорошие урожаи, часто прихо дится искусственно регулировать водный режим поч вы, применяя разнообразные агротехнические и гид ротехнические приемы. В засушливых зонах и зонах неустойчивого увлажнения возникает необходимость дополнительного накопления влаги. В зонах избыточ ного и временно избыточного увлажнения поля осво бождают от излишней влаги.
В последние годы начинают применять новый спо соб регулирования накопленной влаги в весенний пе риод путем искусственного ускорения таяния снежно го покрова. Он основан на физическом свойстве чер ных почв, способных поглощать лучистую энергию. Весной с помощью самолетов снежный покров окра шивают угольной пылью, сажей, мелким черноземом или другими темными веществами в виде перемежаю щихся полос. На них резко снижается отражательная способность снега и возрастает поглощение лучей, ус
56
коряющее таяние снега. Под окрашенными полосами снег сходит раньше и затем начинает оттаивать верх ний слой почвы, который превращается в приемник влаги при таянии снега на неокрашенных полосах. Искусственное освобождение почвы от снежного по крова усиливает накопление влаги и позволяет рань ше начать выборочный сев, что особенно важно в районах с коротким летним периодом.
Почвенный воздух
Все промежутки между твердыми частицами поч вы занимает вода и воздух. Для культурных расте ний почвенный воздух имеет не меньшее значение, чем влага. Корни растений при дыхании потребляют кис лород воздуха и выделяют углекислоту. Кислород не обходим также и для развития в почве микроорга низмов, от которых в значительной мере зависит ее плодородие. Как и растения, микроорганизмы обога щают почву углекислотой. В результате таких про цессов состав почвенного воздуха непрерывно изменя ется и возникает необходимость в обмене его с атмос ферой.
Количество воздуха в почве зависит от ее влажно сти, температуры, атмосферного давления и других физических факторов. В сухом состоянии поры в почве заполнены воздухом и воздухоемкость ее является наибольшей. Во влажной почве поры частично запол няются водой и воздухоемкость их уменьшается.
Почвенный воздух находится в свободном и свя занном состояниях. Кислород входит в состав только
57
свободного воздуха, в то время как связанный с поч венными коллоидами воздух не содержит кислорода. Почва обогащается им через атмосферные осадки.
Аэрация почвы осуществляется путем воздухооб мена и газообмена. Первый представляет собой об мен почвенного воздуха в целом, второй — диффузию отдельных газов между почвенным и атмосферным воздухом. Диффузия возникает в результате различия в содержании и давлении газов, входящих в состав как почвенного, так и атмосферного воздуха. Она яв ляется основным способом газообмена. В процессе его из почвы удаляется часть углекислоты, а на ее место поступает кислород. Газообмен во многом зави сит от воздухопроницаемости почвы. С ее увеличением усиливается аэрация и улучшаются условия роста и развития культурных растений. Газообмену способ ствуют: рыхлое строение почвы, хорошая обработка, легкий механический состав, крупная пористость и некапиллярные скважины.
Почвы с избытком влаги, в том числе и. заболо ченные, сильно нуждаются в улучшении воздушного режима. Это достигается отводом избытка влаги и понижением уровня грунтовых вод.
Воздухообмен часто называют дыханием почвы. При охлаждении почвенный воздух сжимается и из приземного слоя поступает свежий воздух, а при на гревании — частично покидает ее. Дыхание почвы вы зывается суточными колебаниями температуры и ат мосферного давления, а также движением ветра.
Вода и воздух совместно обеспечивают жизнь ра стениям, однако в почве они вытесняют друг друга. По мере расхода почвенной воды взамен ее в
58
поры поступает атмосферный воздух, а проникшая в
почву вода вытесняет его.
В почвах с хорошими физическими свойствами со здаются наилучшие соотношения между водой и воз духом. Для большинства культурных растений опти мальной влажностью принято считать ее приблизи тельно равной 50% от полной влагоемкости.
Тепло почвы и растения
Основным источником тепла для растений являет ся солнце, некоторую роль играет и теплота, выделя емая в почве при разложении органических веществ. В среднем за год каждый гектар земной поверхности получает от солнца поток лучистой энергии, равный теплоте, выделяемой при сжигании до 3 г каменного угля. Значительная часть солнечной энергии отражает ся от поверхности земли и рассеивается в космиче ском пространстве. Больше всего (до 80%) отражает снежный покров, водная поверхность — 10%, почвы— от 8 до 31 % в зависимости от окраски, обработки, влажности, растительного покрова.
На нагревание почвы идет незначительная часть лучистой энергии. Основная масса притока солнечного тепла расходуется на испарение воды с поверхности почвы и транспирацию растений.
Степень нагревания поверхности почвы солнеч ными лучами прежде всего зависит от ее цвета, влаж ности и растительного покрова. Темные почвы нагре ваются значительно лучше светлых. Влага повышает теплоемкость почвы и замедляет ее нагревание. За
5»