24.3. Повітря


Повернутися на початок книги
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 
15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 
30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 
45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 
60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 
75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 
90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 
105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 
120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 
135 136 137 138 139 140 141 

Загрузка...

У проміжках ґрунту містяться повітря, яке проникає з атмос-фери, а також гази, що утворюються в ґрунті під час біохімічних процесів. Повітря в ґрунті займає всі проміжки, які не зайняті водою, деяка кількість його розчинена в ґрунтовій волозі і погли-нута колоїдами ґрунту.

Ґрунтове повітря за хімічним складом відрізняється від атмос-ферного. В ньому міститься (у процентах до об’єму): азоту — 78,08, кисню — 20,95, вуглекислого газу — 0,03. Крім того, у ґрун-товому повітрі в менших кількостях містяться аргон, гелій, водень, озон, радон. До складу ґрунтового повітря входить водяна пара,

Землеробство з основами ґрунтознавства і агрохімії

кількість якої мало змінюється (від 0 до 4%). Поблизу деяких промислових підприємств у ґрунтовому повітрі є шкідливі домі-шки — сірчистий газ, хлор, сірководень тощо.

Найважливішими компонентами повітря для життя рослин і мікроорганізмів є кисень та вуглекислий газ. Біологічні процеси в ґрунті, як правило, пов’язані з витратою кисню і виділенням вуглекислого газу. Тому ґрунтове повітря від атмосферного від-різняється меншим вмістом кисню і більшою концентрацією вуг-лекислого газу. Вміст кисню в ґрунтовому повітрі становить від 20 до 11%.

Вуглекислого газу в повітрі орного шару ґрунту міститься від 0,1 до 1%, але найчастіше — 0,8%. Після внесення свіжих орга-нічних добрив вміст вуглекислого газу підвищується до 2, іноді до 7–8%. У деяких випадках під час анаеробного розкладання органічних речовин і при недостатньому газообміні в ґрунтовому повітрі міститься сірководень та метан.

Потреба сільськогосподарських культур у молекулярному кисні для проростання насіння виникає відразу після його посіву.

При тривалому перебуванні в перезволоженому ґрунті насіння погано проростає, загниває його зародковий корінець.

Якщо газообмін між ґрунтовим та атмосферним повітрям не відбувається, увесь кисень у ґрунті витрачається протягом двох діб. Максимальне використання кисню коренями рослин спос-терігається у період їх цвітіння. На цей період припадає макси-мальне накопичення вуглекислого газу в ґрунті під посівами жита, пшениці, гороху, буряків, картоплі, конюшини тощо. За нестачі кисню в ґрунті корені рослин відмирають внаслідок дії розчин-них у воді окислених сполук ґрунту. Так, нітрати можуть віднов-люватись на нітрити не лише під впливом мікроорганізмів, а й коренів рослин. При цьому в ґрунті накопичуються відновлені сполуки і різко порушується процес живлення рослин.

На нестачу кисню в ґрунті рослини реагують неоднаково, наприклад, злакові менше, ніж бобові. Більш чутливі до нестачі кисню картопля, ячмінь, люпин, менш чутливі — гречка, рис. Не-зважаючи на відносно більшу стійкість злакових рослин до не-стачі кисню їх урожай значно знижується. Причиною зниження врожаю, як правило, є вплив шкідливих закисних сполук, що ут-ворюються в ґрунті при його недостатній аерації.

24. Умови життя сільськогосподарських рослин і способи їх регулювання в землеробстві

Кисень необхідний для дихання рослин. Він є джерелом енергії, що витрачається при надходженні води і поживних речо-вин у клітини, для росту рослин, синтезу різних сполук тощо. Значна кількість кисню потрібна для життєдіяльності корисних ґрунтових мікроорганізмів. Процес нітрифікації активно протікає тільки при вільному доступі кисню. Тому нітрифікація активніше відбувається під час розпушування ґрунту. У перші дні після роз-пушування ґрунту кількість нітрифікуючих бактерій іноді у 5–10 разів перевищує кількість їх до його обробітку.

Бульбочкові бактерії, що живуть на коренях бобових рослин, активно використовують молекулярний азот тільки при вільному надходженні кисню. Фіксація азоту відбувається паралельно з використанням бактеріями вільного кисню при окисленні різних джерел вуглецю.

Фіксація атмосферного азоту азотобактером (Azotobacter), що живе на коренях рослин, знаходиться в прямій залежності від його дихання. Існує певна залежність між запасом хімічної енергії у використаній азотобактером органічній речовині і кількістю фіксованого ним азоту (на кожні 4,2 кДж енергії фіксується 2 мг атмосферного азоту).

Кисень необхідний також для мікроорганізмів, що беруть участь у живленні культурних рослин. Мікориза та багато мікробів прикореневої зони тісно пов’язані у своїй життєдіяльності з ви-щими рослинами, є аеробними організмами і потребують наяв-ності в ґрунті кисню.

Вищі рослини по-різному реагують на наявність вуглекислого газу в атмосферному і ґрунтовому повітрі. При концентрації СО2 в ґрунтовому повітрі понад 1% деякі культурні рослини виявля-ють ознаки отруєння. Водночас підвищення концентрації СО2 в атмосферному повітрі понад 1% сприяє збільшенню врожаю. Для багатьох рослин встановлена пряма залежність асиміляції від підвищення вмісту СО2 в повітрі.

Запас вуглекислого газу в повітрі становить близько 600 білліонів тонн вуглецю, причому з цього запасу рослини земної кулі щорічно використовують близько 19 білліонів тонн. Тому тільки при сталому поверненні СО2 в атмосферу відбувається кру-гообіг його в природі і забезпечується життєдіяльність рослин. Нестача СО2 в повітрі компенсується за рахунок вуглекислого

Землеробство з основами ґрунтознавства і агрохімії

газу, що виділяється з ґрунту, з океану та при диханні різних організмів.

Трав’янисті рослини використовують СО2 насамперед з при-земного шару повітря, де його концентрація вища. За рахунок ґрунтового СО2 швидше відновлюється нестача СО2 в нижніх шарах атмосфери. Ця нестача СО2 в денні години легко компен-сується вночі, коли рослини його не використовують. При зни-женні температури вночі зменшується і продукування СО2 в ґрунті. Проте вночі рослини не використовують СО2, а, навпаки, виділяють його під час дихання, крім того, СО2 виділяється з ґрун-ту. Тому денні витрати СО2 відновлюються, що сприяє сталому газообміну між ґрунтовим та атмосферним повітрям.

У ґрунті СО2 накопичується переважно під час життєдіяльності мікроорганізмів і кореневої системи рослин. Якщо коренева сис-тема культурних рослин дуже чутлива до високої концентрації СО2 в ґрунті, то мікроорганізми відносно легко її витримують. Амоній та нітрифікуючі бактерії припиняють свою життєдіяльність при вмісті СО2 понад 30%. При внесенні переважно органічних доб-рив, що містять калій, фосфор, сірку, життєдіяльність ґрунтових бактерій посилюється і виділення СО2 збільшується. Утворенню СО2 сприяють також теплота, рівномірна вологість (приблизно 40% повної вологоємкості ґрунту), розпушування ґрунту, одно-часне внесення органічних та мінеральних добрив.

Найбільша кількість СО2 утворюється у верхніх шарах ґрунту, де більше мікроорганізмів і активність їх вища. На глибині 20–30 см кількість бактерій в 1 г ґрунту зменшується у 3–10 разів, а на глибині понад 1 м — зменшується ще більше. Незважаючи на те що найбільша кількість СО2 спостерігається у верхніх шарах ґрун-ту, концентрація його в більш глибоких шарах часто буває над-лишковою, тому що газообмін там значно сповільнений. При вологості ґрунту, нижчій за максимальну гігроскопічність, ґрун-тове повітря поглинається колоїдними часточками. Поглинуте повітря характеризується меншою рухомістю, ніж вільне. Кількість повітря, поглинутого сухим ґрунтом, у різних ґрунтах неоднако-ва. Поглинання ґрунтом молекул газів залежить від ступеня зво-ложення ґрунту, температури (з підвищенням температури по-глинання зменшується), тиску (з підвищенням тиску поглинання підвищується), хімічного складу ґрунтових колоїдів, хімічної

24. Умови життя сільськогосподарських рослин і способи їх регулювання в землеробстві

природи газів. Найінтенсивніше поглинаються водяна пара, потім вуглекислий газ, кисень, азот.

Крім вмісту вільних і поглинутих газів у ґрунті ґрунтова волога має розчинені в ній гази. Вони переходять з ґрунтового розчину в повітря або знову розчиняються в ньому. Найактивнішими є кисень та вуглекислий газ. Із зниженням температури ґрунтової води розчинність кисню та вуглекислого газу збільшується. Вільний кисень у ґрунтовому розчині є окислювачем і тому бере участь в окислювально-відновних реакціях та у формуванні вро-жаю. Розчинний у ґрунтовій воді СО2 сприяє перетворенню важ-корозчинних солей на більш доступні для рослин сполуки.

Повітряний режим — це зміна кількості і складу повітря в ґрунті за певний час. Кількість повітря в ґрунті (повітроємкість) залежить від загальної пористості та ступеня заповненості пор водою. Повітроємкість — це різниця між загальною пористістю і вологістю (в процентах від об’єму ґрунту). Капілярні пори част-ково або повністю бувають заповнені водою, а в проміжках більшого діаметра (некапілярних) утримуватися вода не може і під дією сили гравітації стікає вниз. Об’єм некапілярних щілин (у процентах від загального об’єму ґрунту) — це некапілярна по-ристість, яка становить частину повітроємкості ґрунту. Вона підви-щується після розпушення ґрунту у зв’язку із збільшенням проміжків між його грудочками. Отже, повітряний режим, пов’я-заний з водним режимом ґрунту, можна регулювати на ґрунтах, що мають міцну дрібногрудочкувату структуру (0,25–10 мм). По-вітря, що переміщується в проміжках ґрунту, аерує його. Проте надлишок вологи (близької до повної вологоємкості або вищої від неї) призводить у певних умовах до появи пор з повітрям, які защемлені водяними пробками. У таких порах за відсутності газообміну збільшується вміст СО2, а кисень використовується мікроорганізмами та коренями рослин. Це явище спостерігаєть-ся, як правило, в ущільнених шарах ґрунту, проте після висихан-ня його водяні пробки зникають, ґрунтові пори відкриваються і заповнюються повітрям.

Ґрунтове повітря взаємодіє з твердою і рідкою фазами ґрунту. Воно може заповнювати вільні від води пори чи щілини або бути поглинутим колоїдними часточками й утримуватись в ґрунтово-му розчині. Склад ґрунтового повітря залежить від біологічних

Землеробство з основами ґрунтознавства і агрохімії

процесів, що відбуваються в ґрунті, та від активності газообміну з атмосферним повітрям. У ґрунтах, які мають значну пористість і характеризуються достатньою повітроємкістю та повітропро-никністю, легко відбувається обмін між ґрунтовим і атмосфер-ним повітрям.

Для оновлення ґрунтового повітря необхідні такі фактори: дифузія газів — тепловий рух молекул для зменшення їх концен-трації; коливання атмосферного тиску, при підвищенні якого ат-мосферне повітря надходить у ґрунт, а при зменшенні виділяється з ґрунту; зміна температури, коли вдень ґрунтове повітря на-грівається, розширюється і частково виходить з ґрунту, а вночі охолоджується, стискається і атмосферне повітря надходить у ґрунт; зміна вологості ґрунту під час опадів та зрошення, коли повітря витісняється водою або надходить у ґрунт при викорис-танні вологи коренями та випаровуванні; газообмін на полях, не зайнятих рослинами, внаслідок дії вітру. В реальних умовах поля завжди виявляється комплексна дія цих факторів.

Для поліпшення повітряного режиму ґрунту треба проводити такі заходи: постачати ґрунт достатньою кількістю повітря, узгод-жувати зміну вологості ґрунту і повітряного режиму, забезпечу-вати належний газообмін між ґрунтом та атмосферою; поліпшу-вати склад приземного шару повітря, регулювати правильне співвідношення в ґрунті між аеробним і анаеробним процесами.

На полях після вирощування рослин спостерігається частко-ве розпилення та ущільнення ґрунту, що призводить до зменшен-ня його повітроємкості і потребує поліпшення аерації. При підви-щенні кількості повітря збільшується пористість ґрунту. У добре обробленому дрібногрудочкуватому ґрунті повітрям заповнені навіть некапілярні щілини.

У різних ґрунтово-кліматичних зонах забезпеченість кореневої системи рослин водою та повітрям неоднакова. Так, на Поліссі вона краща, ніж на півдні Степу. Тому в умовах Полісся в ґрунті повинно бути більше некапілярних щілин (понад 50% загальної пористості), а в умовах Степу — менше 50% загальної пористості.

На газообмін у ґрунті впливає також наявність на полі рос-линності. На відкритих полях і при відносно рідкому стоянні рос-лин газообмін посилюється під час дії вітру на верхній шар ґрун-ту, внаслідок чого повітря в приземному шарі переміщується

24. Умови життя сільськогосподарських рослин і способи їх регулювання в землеробстві

краще, особливо на ґрунтах, що мають велику некапілярну по-ристість. Крім того, рослинність впливає на коливання темпера-тури ґрунту, а отже, і на інтенсивність у ньому газообміну.

Для поліпшення повітряного режиму ґрунту особливу увагу звертають на збагачення ґрунту органічними речовинами, потре-бу у вапнуванні кислих та гіпсуванні солонцюватих ґрунтів, гли-бину оранки плугами з передплужниками, своєчасність та якість обробітку ґрунту знаряддями, заходи для поглиблення орного шару, правильне використання сівозміни з відповідною системою обробітку ґрунту та застосування добрив, впровадження науко-во обґрунтованого комплексу заходів для меліорації ґрунтів.