Земледелие

    Период  наибольшей потребности растений в  воде называют критическим. Для большинства зерновых культур это стадия выход в трубку — колошение, для кукурузы — цветение — молочная спелость, картофеля — цветение — клубнеобразование. Растения при недостатке воды резко снижают продуктивность в период образования репродуктивных органов.

    В то же время избыток влаги в почве,когда влажность превышает наименьшую полевую влагоемкость (НВ), угнетает рост и развитие растений. Различные растения по-разному переносят переувлажнение.

    Почвенная влага в зависимости от характера  связи между молекулами воды, твердой и газовой фазами почвы характеризуется разной подвижностью и неодинаковыми свойствами.По физическому состоянию различают три формы (категории) почвенной воды: твердую, жидкую и парообразную;

    по характеру  связи с твердой фазой и  степени подвижности воды — шесть: химически связанную, твердую, парообразную, прочносвязанную и рыхлосвязанную (капиллярная и гравитационная)

    В зависимости  от количества атмосферных осадков  и их испарения выделяются шесть (по Высоцкому — Роде) типов водного  режима.

    Мерзлотный  тип. Характерен для территорий распространения многолетней (вечной) мерзлоты. Служащая водоупором вечная мерзлота обусловливает переувлажнение верхнего сезонно оттаивающего ≪деятельного≫ слоя, что приводит к оглеению почвы. Поэтому все тундровые почвы оглеены.

    Промывной тип. Характерен для территорий с преобладанием годовой суммы осадков над испарением, что обусловливает господство в почве нисходящих токов воды (таежно-лесная зона, полесье,влажные субтропики и тропики). В годовом цикле влагооборота этих зон весной и осенью (или во влажный период) отмечается сквозное промачивание почв и материнских горных пород до грунтовых вод. В условиях такого интенсивного промыва происходят вынос продуктов почвообразования за пределы почвенного профиля и формирование почв подзолистого типа почвообразования.

    Периодически  промывной тип. Характерен для территорий, где годовые величины осадков и испарения примерно равны. Чередование влажных и сухих лет обусловливает чередование промывного (сквозное промывание почвогрунта) и непромывного (ограниченное промачивание) типов водного режима. Причем сквозное промачивание может происходить один раз в 10 и более лет. Периодически промывной тип водного режима способствует формированию серых лесных почв, оподзоленных и выщелоченных черноземов лесостепной зоны.

    Непромывной тип. Характерен для территорий, где годовая величина осадков меньше, чем испарения, и атмосферные воды не достигают грунтовых вод. Промачивание толщи почвогрунта достигает

    4 м в  черноземах степи и 1 м в  бурых и серо-бурых почвах полупустынь  и пустынь. Между верхним увлажненным  слоем и грунтовыми водами расположен слой с влажностью, близкой к величине влажности завядания.

    Выпотной тип. Характерен для территорий с непромывным типом при условии близкого залегания грунтовых вод. В этом случае (особенно для зоны полупустынь и пустынь) происходят интенсивное поднятие влаги по капиллярам от грунтовых вод к поверхности почвы и ее испарение. При минерализации грунтовых вод формируются засоленные (преимущественно солончаковые) и солонцеватые почвы.

    Ирригационный тип. Характерен для искусственно орошаемых территорий. Складывающийся годовой водный режим при ирригации нестабилен и может различаться во времени: промывной, непромывной и даже выпотной с господством нисходящих и восходящих токов воды в зависимости от вида, интенсивности и сроков орошения.

    Ирригация и осушение — наиболее интенсивные  приемы регулирования водного режима почв.

    Практика  регулирования водного режима, как  и само земледелие, имеет давнюю историю и основывается на учете  почвенноклиматических условий территории и биологических особенностей возделываемых культур. При этом используют агротехнические, агромелиоративные, гидромелиоративные, лесомелиоративные и другие приемы или их сочетания с целью регулирования водного

    режима. Для условий сухих степей и пустынной зоны основной прием орошение.

    Для зоны с неустойчивым увлажнением крайне важны накопление и сохранение влаги. Это осуществляют при помощи снегозадержания  и задержания талых вод (кулисные посевы, обработка поперек склона, прерывистое бороздование, щелевание и др.), сохранения влаги почвы (поверхностное рыхление, боронование, мульчирование и др.). Большое значение в регулировании водного режима имеют полезащитные лесные полосы, введение чистых паров, а также прикатывание почвы для подтягивания влаги к поверхности.

    В зонах  достаточного и избыточного увлажнений со слабодренированными территориями основной прием — удаление избытка воды. Для его осуществления необходимы устройство дренажной сети (открытой или закрытой), гребневание, нивелировка микро- и мезопонижений и т. д. Создание сети открытых или закрытых дрен позволяет не только осушать территорию от избытка воды, но и регулировать водный режим, подавая по дренам воду на поля.

    При регулировании  водного режима почв наиболее эффективен весь комплекс мер по повышению почвенного плодородия и увеличению урожайности сельскохозяйственных культур, включая наряду с гидромелиоративными приемами агрохимические, фитомелиоративные и др.

    От воздушного режима почвы в большой степени  зависит продуктивность растений. Почвенный  воздух, его состав и газообмен между почвой и приземным слоем атмосферы относятся также к

    земным  факторам жизни растений. В. И. Вернадский подчеркивал, что почва, взятая без газов, не есть почва, и, говоря о значении биохимических процессов в почвах, о значении почвы в области биосферы, мы скрыто указываем на главенствующую роль газов в почвенных процессах. Газообразная фаза почвы включает почвенный воздух и парообразную влагу. Доля ее в общей массе почвы зависит от типа почвы, ее структуры и физико-механических свойств Основной компонент газообразной фазы — почвенный воздух. Он занимает все поры почвы, свободные от воды. Поэтому количество его в почве зависит от пористости и влажности почвы. Оптимальное содержание воздуха в пахотном слое для зерновых культур 15—20 %, пропашных — 20—30 многолетних трав — 17—21 % от общей пористости. Чем больше пористость и меньше влажность почвы, тем больше в ней воздуха. Важнейшие факторы воздушного режима почвы -воздухоемкость и воздухопроницаемость

    Воздухоемкость — это та часть объема почвы, которая занята воздухом при данной влажности. Влажность и пористость почвы постоянно изменяются, поэтому и воздухоемкость — величина переменная.

    Воздухопроницаемость  — способность почвы пропускать через себя воздух. Воздухопроницаемость — непременное условие для осуществления газообмена между почвой и атмосферным воздухом.

    Почвенный воздух по составу существенно отличается от атмосферного. Основные компоненты атмосферного воздуха —азот(78,08—80,24 %), кислород (20,90 %), аргон (показано вместе с азотом) и диоксид углерода (0,03 %). На долю остальных газов приходится лишь 0,01 % объема.

    В почвенном  воздухе по сравнению с атмосферным меньше кислорода и больше диоксида углерода.

    Содержание  кислорода и диоксида углерода в  почвенном воздухе колеблется в  широких пределах. В хорошо аэрируемых верхних горизонтах почв содержание кислорода приближается к содержанию его в атмосферном воздухе, а в тяжелых почвах с затрудненным

    газообменом оно может снижаться в десятки  и сотни раз, до десятых и даже сотых долей процента. Концентрация диоксида углерода в

    почвах  с плохим газообменом увеличивается  в сотни раз по сравнению с содержанием его в атмосфере и достигает 20 % и более.

    Если  в почве содержание диоксида углерода выше 3—5 %, а кислорода ниже 10 %, наступает  угнетение растений. Процесс обмена почвенного воздуха с атмосферным называют аэрацией, или газообменом. Газообмен осуществляется через систему воздухоносных пор почвы, сообщающихся между собой и с атмосферой. К факторам, вызывающим газообмен, относятся диффузия, изменение температуры почвы, барометрического давления,

    количества  влаги в почве под влиянием осадков, орошения и испарения, влияние  ветра, изменение уровня грунтовых  вод.

    Диффузия  — это процесс перемещения газов в соответствии с их парциальным давлением. Поскольку в почвенном воздухе концентрация кислорода всегда меньше, а диоксида углерода больше, чем в атмосфере, то под влиянием диффузии создаются условия для непрерывного поступления кислорода в почву и выделения СО2 в атмосферу. Диффузия — главный и непрерывно действующий фактор газообмена.

    Изменение температуры и барометрического давления обусловливает газообмен, так как при этом происходит сжатие или расширение почвенного воздуха. Поступление влаги в почву с осадками или при орошении вызывает сжатие почвенного воздуха, его выталкивание наружу и засасывание атмосферного воздуха. Выпадающие дожди могут обеспечить 6—8 % всего газообмена. Газообмен происходит и при испарении

    воды  из почвы, когда на место испарившейся воды поступает равное по объему количество атмосферного воздуха. Влияние ветра на газообмен зависит от скорости ветра, макро- и микрорельефа, структуры почвы и характера ее обработки. Наибольший газообмен под влиянием ветра происходит на пористых почвах, лишенных растительности.

    Количество  тепла в почве, а следовательно, и ее температура изменяются даже в течение суток. То же можно сказать и об освещенности поверхности почвы. Изменчивость этих величин оказывает большое влияние как на ход почвообразовательного процесса, так и на условия роста и развития растений. От умения регулировать эти факторы зависят воспроизводство плодородия почвы и повышение урожайности культурных растений. Тепловой режим почвы включает совокупность поступления и отдачи тепла почвой, его передвижения в ней и все изменения температуры почвы.

    Источник  тепла в почве — лучистая энергия  солнца; тепло, получаемое от воздуха; тепло, образующееся в результате разложения органических остатков; внутреннее тепло земного шара; тепло от радиоактивных процессов, происходящих в почве. Из пяти источников тепловой энергии последние три настолько малы, что ими можно пренебречь. Количество тепла, получаемого почвой от воздуха, также невелико и может иметь существенное значение лишь в отдельных случаях, например при вторжении теплых воздушных масс. Таким образом, наиболее важный источник тепла — лучистая энергия солнца.

    Основные  тепловые свойства почвы –теплопоглотительная способность, теплоемкость, теплопроводность, теплоиспускательная способность.

    Теплопоглотительная способность почвы. Проявляется в поглощении почвой лучистой энергии солнца. Одновременно происходит отражение энергии от поверхности почвы.

    Поглотительную  способность почвы обычно характеризуют  величиной альбедо, которая показывает, какую часть поступающей

    лучистой  энергии отражает почва. Альбедо  зависит от цвета почвы, ее структурного состояния, влажности и выровненности поверхности, а также от особенностей растений, цвета листьев и стеблей.

    Высокогумусированные почвы (черноземы) поглощают лучистой энергии на 10—15 % больше, чем малогумусированные, также, как и глинистые по сравнению с песчаными.

    Альбедо орошаемых участков на 5—11 % ниже, чем  сухих, альбедо чистого сухого снега 88—91 %, мокрого — 70—82 %.

    Теплоемкость  почвы. Различают весовую и объемную теплоемкости почвы

    Теплоемкость  зависит от минералогического, гранулометрического  составов и влажности почвы, а  также содержания в ней органического  вещества. Например, у кварцевого песка  весовая теплоемкость меньше, чем  у торфа. Весовая и объемная теплоемкости воды равны 1.

    Теплопроводность  почвы. Это способность почвы проводить тепло. Она измеряется количеством тепла в джоулях, которое проходит за 1 с через 1 см3 почвы.

    На величину теплопроводности влияют химический и  гранулометрический составы, влажность, содержание воздуха, плотность и температура почвы.

    Для оценки быстроты выравнивания температуры различных горизонтов почвы используют понятие температуропроводность. Ее определяют изменением температуры в 1 см3 почвы в результате поступления в нее некоторого количества тепла, протекающего за 1 с через 1 см3 поперечного сечения при разности температуры, равной Г на расстоянии 1 см.

    Теплоиспускательная способность почвы. Это способность почвы выделять тепловые лучи. Она зависит от состояния почвы, поверхности, степени ее увлажнения. В зависимости от характера промерзания и величины среднегодовой температуры выделяют 4 типа температурного режима: мерзлотный, длительносезоннопромерзающий, сезоннопромерзающий, непромерзающий.

    Мерзлотный. Характерен для областей с вечной мерзлотой. Нагревание почвы сопровождается ее протаиванием, а охлаждение - промерзанием до верхней границы многолетнемерзлого грунта.