Почвоведение Том 1 - Белицина Г.Д.
ISBN 5-06-001159-3
Скачать (прямая ссылка):
Состав почвенного воздуха имеет вертикальную стратификацию, определяемую продуцированием и кинетикой газов в пределах почвенного профиля. В поверхностных горизонтах, вследствие активного газообмена с атмосферой, отличия компонент ного состава почвенного воздуха от атмосферного выражень менее заметно, чем в нижележащих. Для большинства почв характерен рост концентрации СО2 в почвенном воздухе с глуби-
172
ной (рис. 30, а). Изолинии концентрации О2 имеют обратный тип распределения (рис. 30,6). При затрудненном газообмене с поверхности в биогенных горизонтах почв могут наблюдаться избыточные концентрации СО2 (рис. 30,в). В последнем случае диффузия газов происходит по обе стороны от зоны максимального продуцирования и почвенная толща активно насыщается СО2.
а 5 в
Рис. 30. Типы вертикального распределения концентраций СО2 (а) и О2 (б) в почвенном воздухе при нормальном газообмене и СО2 при затрудненном газообмене (в)
Газообмен и концентрации газов в почвенном воздухе существенным образом зависят от режима влажности и мощности зоны аэрации (толщи почвы и грунта, расположенной выше уровня грунтовых вод). Концентрации СО2 и О2 достигают экстремальных значений в зоне капиллярной каймы грунтовых вод: максимальная СО2 и минимальная О2. При выходе капиллярной каймы на поверхность корнеобитаемая биологическая активная зона насыщается водой. При этом отмечаются острый дефицит воздуха в почве, высокие концентрации СО, низкие О2. Грунтовые воды, расположенные ниже 2,5 м, не оказывают заметного влияния на состав почвенного воздуха.
8.5. Динамика почвенного воздуха
Динамика почвенного воздуха определяется совокупностью всех явлений поступления, передвижения и трансформации газов в пределах почвенного профиля, а также взаимодействием газовой фазы с твердой, жидкой и живой фазами почвы. Так как газовая фаза почвы весьма лабильна, динамика почвенного воздуха имеет суточный и сезонный (годовой) ход. Кроме того, почвенный воздух резко откликается на дополнительное поступление влаги в почву. Поэтому в орошаемых почвах наблюдается специфическая динамика содержания и состава почвенного воздуха в связи с режимом орошения.
Суточная динамика определяется суточным ходом атмосферного давления, температур, освещенности, изменениями скорости фотосинтеза. Эти параметры контролируют интенсивность диффузии (Д), дыхания корней (R), микробиологической ак-
173
Рис. 31 Суточная динамика выделения СО2 с поверхности различных почв, г/(м2фч) а — бурая псевдоподзолистая, б — черно зем южный, в — бурая пустынно-степная
тивности (M), интенсивность сорбции и десорбции (Gls), растворения и дегазации ($,). Таким образом, концентрация газов в составе почвенного воздуха определяется как
C, = F(D,RvM,G„Sr..). (33)
Суточные колебания состава почвенного воздуха затрагивают, как правило, лишь верхнюю полуметровую толщу почвы. Амплитуда этих изменений
для кислорода и диоксида уг-
лерода не превышает 0,1 —
0,3%. Наиболее существенно в течение суток изменяется интенсивность почвенного дыхания (рис. 31).
Сезонная (годовая) динамика определяется годовым ходом
атмосферного давления, температур и осадков и тесно связанны-
ми с ними вегетационными ритмами развития растительности и микробиологической деятельности. Годовой воздушный режим включает в себя динамику воздухозапасов, воздухопроницаемости, состава почвенного воздуха, растворения и сорбции газов, почвенного дыхания.
Динамика воздухозапасов (воздухосодержания) тесно связана обратной корреляционной связью с динамикой влажности почв, и можно считать, что она является функцией распределения осадков. Динамика воздухопроницаемости определяется также изменениями состояния поверхности почв от пахоты до уборки и следующей пахоты
Сезонная динамика состава почвенного воздуха отражает биологические ритмы. Концентрация диоксида углерода имеет в верхней толще четко выраженный максимум в период наивысшей биологической активности (рис. 32). В это время происходит насыщение почвенной толщи углекислотой. По мере затухания биологической деятельности происходит отток С02 за пределы почвенного профиля. Концентрации кислорода имеют обратную зависимость.
Этим же закономерностям подчинена и сезонная динамика дыхания почв (рис. 33).
Поливы, резко изменяя термодинамические условия почвы, вызывают существенные изменения воздухосодержания и состава воздуха, а также интенсивности дыхания почв. Характер и амплитуда изменений тесно связаны с нормой поливов.
Поливы дождеванием нормой до 250—300 м3/га вызывают слабые изменения в составе почвенного воздуха. Через 2—3 сут система приходит в состояние динамического равновесия, прису-
174
175
19 4 7 r 19 48 г 1949 г 19 50 г 1951 г
Рис 32 Многолетняя динамика содержания СО2 (%) в почвенном воздухе типичного мощного чернозема ЦЧЗ
им Алехина (по В. Б. Мацкевич)
1 — < 0,2, 2 — 0,2—0,4, 3 — 0,4—0,6, 4 — 0,6—0,8, 5 — 0,8—1,0, 6 — 1,0—1,2, 7 — 1,2—1,4, 8 — > 1,4
щего данному типу почв и растительности в данном сезоне года. Поливы дождеванием нормой 500—600 м3/га (наиболее распространенная норма вегетационных поливов в черноземной зоне) вызывают более существенные сдвиги в
