Научные основы земледелия
Для получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур и повышения плодородия почв необходимо вести земледелие на основе достижений агрономической науки, техники и передового опыта. В этих целях надо глубоко и всесторонне изучить требования растений к факторам роста и влияние их на условия плодородия почвы. Следует разрабатывать наиболее эффективные способы удовлетворения растений в необходимых условиях жизни.
Объясняя задачи земледелия, К. А. Тимирязев писал «. культурное растение и предъявляемое им требование — вот коренная научная задача земледелия»*.
Для жизни зеленого растения необходимы такие факторы, как свет, тепло, вода, воздух и питательные вещества. При отсутствии какого-либо из них растение погибает.
На протяжении многих лет ученые пытались установить взаимосвязь и взаимодействие растений с отдельными факторами роста. В опытах количественно изменяли как один из факторов, не меняя других, так и несколько. На основании этих исследований были сформулированы следующие законы земледелия: минимума, оптимума, максимума, равнозначимости, незаменимости и взаимодействия факторов роста и развития растений.
Закон минимума был сформулирован Либихом. Он утверждал, что урожай растений зависит от фактора, который находится в минимуме. При устранении его урожай повышается, но до тех пор, пока не окажется в минимуме другой фактор. Для наглядности этот закон изображается в виде «бочки Добенека», которая состоит из клепок различной высоты (рис. 2).
Урожай сравнивается с уровнем воды в бочке, который не может быть выше самой низкой клепки, так как при увеличении других вода неизбежно будет вытекать через самую низкую клепку. На рисунке уровень воды ограничен клепкой, обозначающей азот (фактор, находящийся в минимуме). При увеличении этого фактора в минимуме из основных питательных элементов будет фосфор.
Закон минимума гласит так: «Продуктивность поля находится в прямой зависимости от необходимой составной части пищи растений, содержащейся в почве в самом минимальном количестве».
В дальнейшем этот закон получил такое математическое выражение: V=A-X, где У —урожай, X — количество питательных веществ, А — коэффициент пропорциональности для данного вида удобрений.
Под влиянием критики сторонников «закона» убывающего плодородия почвы Либих начал признавать понижающийся эффект последующих одинаковых дозировок удобрений, внесенных в почву. Новое его положение согласовалось с опытами Гельригеля и других исследователей (рис. 3).
В вегетационных опытах Гельригеля наивысший урожаи ячменя был получен при влажности почвы 60% полной влагоемкости. При отсутствии воды и максимальном ее содержании урожай был равен нулю. Результаты этих опытов были ошибочно использованы некоторыми исследователями для доказательства существования «закона» убывающего плодородия почвы и только на основании того, что они якобы подтверждают затухание эффекта от последовательных одинаковых дозировок фактора. На самом деле этот опыт подтверждает существование законов минимума, оптимума и максимума.
Либшер в конце XIX в. внес дополнения к закону минимума Либиха. Суть их сводится к следующему: «Растение с тем большей продуктивностью может использовать находящийся в минимуме вегетационный фактор, чем больше других факторов находится в оптимуме». Таким образом, исследованиями установлена зависимость действия фактора, находящегося в относительном минимуме, от наличия других и их дозировок.
Ценные исследования по изучению требований растений к условиям роста проведены немецким ученым Митчерлихом (1910—1911). На основании многочисленных опытов он пришел к выводу, что высота урожая определяется всей суммой действующих факторов роста растений.
Свои результаты исследований эффективности удобрении он выразил формулой:
Х — напряженность испытуемого фактора; А — условная константа, которая обозначает наивысший урожай, принимающая то или иное значение, в зависимости от обеспеченности растений всеми факторами; С — коэффициент действия переменного фактора х.
Эту формулу наглядно характеризуют кривые рисунка 4. Сплошными линиями изображается изменение урожая при последовательном количественном изменении двух факторов (х и у). Кривые урожая имеют сигмоидальную форму.
Аналогичные результаты были получены в опытах Зеельхорста и Туккера с овсом, Расселя с томатом и Лундегорда по ассимиляции углекислоты листьями сахарной свеклы (С. А. Воробьев). Заслуживают также внимания исследования Мелиоративной опытной станции имени П. А. Костычева. В опытах станции изучалось влияние раздельно и совместно двух изменяющихся факторов (влажности и удобрений) на урожай яровой пшеницы. Результаты их показаны на рисунке 5 (влажность выражена в процентах полной влагоемкости).
В последующие годы советскими и зарубежными учеными проведены многочисленные исследования с одновременным изменением трех факторов. Установлено, что урожай растений зависит от совместного действия многих факторов, и показана ограниченность закона минимума Либиха.
Таким образом, было доказано существование законов равнозначимости, незаменимости и взаимодействия факторов роста растений.
Чем полнее растения обеспечиваются факторами жизни, тем лучше они растут и развиваются. При недостатке или избытке одного из факторов нарушается нормальный рост и развитие растений. Наилучшие условия для жизни растений создаются при оптимальном сочетании необходимых факторов. Следовательно, чтобы получить высокий урожай сельскохозяйственных культур нужно дать растениям одновременно все необходимые условия жизни и в различных оптимальных сочетаниях в течение всего периода их роста и развития.
Наибольший эффект наблюдается, когда при выращивании культурных растений в первую очередь воздействуют на недостающий или избыточный фактор. Например, для получения высокого урожая в почве не хватает воздуха, хотя другие необходимые факторы для растений находятся в достаточном количестве. В этом случае следует улучшить аэрацию почвы. Однако обеспеченность растений всеми основными факторами роста не ликвидирует полностью закона минимума. Непрерывный рост урожаев возможен лишь тогда, когда постоянно будет устраняться ограничивающий фактор.
Большое значение для земледелия имеют достижения физиологии растений, микробиологии, почвоведения, агрохимии и других смежных наук. Крупные исследования в области физиологии растений, в том числе и фотосинтеза, принадлежат К. А. Тимирязеву.
В процессе фотосинтеза неорганические вещества превращаются в органические, и нарастает растительная масса, в которой сосредоточены большие запасы «консервированной» энергии. Так, один грамм углеводов при сжигании выделяет около четырех больших калорий, а один грамм жиров — до десяти. Установлено, что синие лучи солнечного спектра влияют на образование белков и органических кислот, а желто-красные — углеводов.
Это научное исследование имеет не только теоретический интерес, но и большое практическое значение, особенно при возделывании овощных культур в закрытом грунте.
Многочисленными работами выявлено, что интенсивность фотосинтеза зависит от концентрации углекислого газа, света, температуры, водного режима, питательных веществ и т. д.
В земледелии известны приемы, которые позволяют в некоторой степени улучшить использование солнечного света. К ним относятся направление рядков посева с севера на юг, своевременное прореживание растений и борьба с сорняками, затеняющими посевы, и др.
Значительное влияние на развитие земледелия оказывают достижения микробиологии. Многочисленными исследованиями советских и зарубежных ученых установлено, что количество микроорганизмов и их активность во многом зависят от содержания в почве органического вещества. Оно дает им пищу и энергию.
Теоретические вопросы микробиологии тесно увязываются с практикой. Например, в настоящее время широко используются в производстве различные микроорганизмы для мобилизации в почве питательных веществ, содержащихся в недоступной для растений форме.
Большое значение для земледелия имеет изучение почвенного покрова с составлением почвенных карт и картограмм. Почвенные карты и картограммы необходимы для того, чтобы рационально использовать землю, правильно применять удобрения, установить глубину вспашки, ввести севооборот, улучшить физические, биологические и агрохимические свойства почвы. При почвенном обследовании также выявляют избыточно увлажненные земли, на которых проводят мелиоративные и гидротехнические работы. Основным приемом регулирования водного режима заболоченных почв является закрытый дренаж.
Чтобы повысить эффективность агротехнических приемов, необходимо проводить их правильно и в сочетании. Надо помнить, что каждый агротехнический прием может влиять как на один, так и на несколько факторов жизни растений. В действительности они переплетаются между собой, а если уменьшить или увеличить один из факторов, то это может препятствовать или усиливать влияние других.
Так, Д. Н. Прянишниковым установлено, что при достаточном минеральном питании у растения значительно уменьшается транспирационный коэффициент:
Эти данные показывают полную зависимость двух факторов: воды и удобрений. При одинаковом количестве воды на удобренном фоне растение более продуктивно ее использует.
Агротехнические приемы следует применять с учетом особенностей зоны, каждого хозяйства, состояния поля и возделываемой культуры, так как в различных условиях ведущее значение будут иметь разные факторы. Например, в Западной и Северо-Западной зонах среди агротехнических приемов наиболее эффективными окажутся те, которые будут улучшать почвенное питание растений, аэрацию тяжелосуглинистых и избыточно увлажненных почв и тепловой их режим в весеннее время, а в засушливых районах — приемы, способствующие накоплению и сохранению в почве влаги.
ЛЕКЦИЯ 1. Факторы жизни растений и законы земледелия
1. Факторы жизни растений
2. Законы земледелия
Факторы жизни растений. Опыт земледелия показал, что величина растениеводческой продукции, ее качество зависят от притока энергетических средств в виде различных элементов минерального питания, света, воды, тепла, воздуха. Эти факторы жизни растения получают из космоса, атмосферы, почвы. На растения влияют не только факторы жизни, но и условия среды, при которых проявляется их действие. К ним относят почвенные, фитобиологические и агротехнические показатели.
Оптимизация условий произрастания в соответствии с требованиями полевых культур составляет научную основу земледелия. Познание связи растений с окружающей средой и воздействие на нее составляет главную основу земледелия. Второй и последующей основой научного земледелия является учение о почвенном плодородии, которое складывается из величины агрохимических и агрофизических свойств, а также согласование требования растений с условиями среды путем воздействия на свойства почвы. Почва с ее многообразными свойствами, уровень питания растений, условия вегетационного периода, приемы агротехники, само растение, находясь в тесной взаимосвязи, определяет величину урожая. Отклонение фактора от нормы ограничивает величину урожая. Уровень максимально возможного урожая зависит в большей степени от нерегулируемых или труднорегулируемых факторов земледелия, которые и ограничивают развитие растений.
Источники вещества энергии, которые участвуют в образовании тел растений, влияют на особенности их роста и развития, урожайность и качество продукции. В земледелии их называют факторами жизни растений.
Свет.Жизнедеятельность растений зависит от фотосинтетически активной радиации обеспечивающей фотосинтез растений. Решающую роль для роста, развития и урожайности играют интенсивность и спектральный состав света, а также продолжительность светового дня. Например, красные и оранжевые лучи – основной вид энергии для фотосинтеза, они задерживают переход к цветению. Синие и фиолетовые стимулируют образование белков. Желтые и зеленые лучи минимально физиологически активны.
В процессе роста и развития растений, при формировании продуктивной части урожая растения используют от десятых долей до 2–3% фотосинтетически активной радиации. В условиях Беларуси обеспечивается такой приток фотосинтетической радиации, которой не ограничивает получение высокой продуктивности растений. В этом плане задача заключается в создании соответствующих условий для максимального ее использования, путем снабжения растений питательными веществами и влагой, густотой и размещением растений на площади, уничтожением сорняков. Причиной снижения коэффициента использования фотосинтетически активной радиации может быть низкий уровень плодородия почвы, недостаток или избыток влаги, несоответствие видов и сортов растений климатическим и почвенным условиям, недостаточной агротехникой.
При недостатке света растения вытягиваются в росте и полегают, ослабляются механические свойства стебля, уменьшается количество вырабатываемых органических веществ.
Тепло.Все растения растут и развиваются при определенном количестве тепла. Исключение составляют озимые хлеба. Так, для прорастания семян озимой ржи, гороха, конопли, вики требуется минимальная температура 1–2, пшеницы 3–4, кукурузы и проса 8–10. Для полного своего развития культуры требуют различных сумм средних суточных температур. Озимая рожь требует от 1700 до 2100, овес – от 1900 до 2300, картофель – от 1300 до 3000, сахарная свекла – от 2400 до 3700.
Температура оказывает большое влияние на физиологические процессы в растении: с повышением температуры усиливается дыхание и расход углеводов, сокращается период вегетации, быстрое созревание. Отмечено, что в отдельные годы повышенный температурный режим снижал урожай ячменя сокращением периода вегетации на 10–14 дней и снижением продуктивности на 20–30%.
Теплообеспеченность вегетационного периода выражают средней многолетней суммой суточных температур воздуха за период, когда их величина превышает 10 0 С. Сумму температур, накопленную за этот период, именуют активной. По величине суммы активных температур выделяют районы с различными ресурсами тепла. Суммы активных температур выше 10 в Беларуси колеблются от 2000 до 2600 . По этому признаку территория разделена на: северную зону – прохладная, центральную – умеренно теплую и южную – повышенно теплую.
Большое значение имеет температурный режим почвы. Этот показатель обуславливается притоком на ее поверхность энергии солнца и отчасти тепла из более глубоких слоев. При пониженной температуре почвы растения лучше развивают корневую систему, что положительно отражается на всей вегетации растения и продуктивности. Поэтому ранние сроки посева более предпочтительны. При высоких температурах почвы корневая система развивается слабо, неглубоко проникает в почву и не способна использовать воду и питательные вещества из более глубоких слоев.
Степень нагревания поверхности почвы солнечными лучами зависит от цвета, влажности, растительного покрова, гранулометрического состава. От температуры почвы зависит растворимость минеральных веществ, жизнедеятельность почвенных микроорганизмов.
Вода.Вода способна быть растворителем и средой передвижения и обмена веществ в растении и почве. Она входит в состав организма растений, способствует поступлению питательных веществ в растение, участвует в синтезе органических веществ, предохраняет растительный организм от перегрева.
Источником снабжения растений водой является почва. Основные запасы влаги в почве создаются за счет осадков, грунтовых вод и способности почвы удерживать влагу. Запас продуктивной влаги, как представлено в таблице находится в большой зависимости от гранулометрического состава почвы. На легких почвах он снижается на 35–40% в сравнении с запасом на почвах связного состава.
Т а б л и ц а 1.1. Примерная влагообеспеченность посевов на почвах нормального увлажнения
Задачи земледелия как науки и отрасли с/х производства.
Земледелие является наукой, изучающей и разрабатывающей способы
наиболее рационального использования земли и повышения эффективного плодородия почвы для получения высоких и устойчивых урожаев с/х культур.
Земледелие – важнейшая отрасль с/х;
оно создает необходимые условия для развития растениеводства, луговодства, овощеводства и плодоводства.
Земледелие как наука основывается на новейших теоретических достижениях таких важнейших фундоментальных научных дисциплин, как почвоведение, землеустройство, агрохимия, растениеводство, биотехнология, микробиология, агрометеорология, мелиорация, экология, программирование урожаев.
Зеленое растение – это звено, связывающее солнце со всеми проявлениями жизни на земле. Земледелие направлено на то, чтобы усилить это звено. Земля является основным средством производства, превращающая один вид энергии в другой, одни вещества в другие.
Неравномерное поступление солнечной энергии делает труд земледельца сезонной и требует строгого выполнения всех полевых работ.
Зеленые растения создают недолговечные продукты, что делает с/х производство непрерывным.
Своевременные задачи в области земледелия следующие:
– обеспечивать наиболее рациональное использование земельных, водных, растительных и других ресурсов и всего биоклиматического потенциала (солнечной энергии, тепла, осадков);
– повышать плодородие почв и не допускать эрозионных процессов, химического и другого загрязнения с/х угодий, водных источников и производимой продукции;
– рациональная система удобрений;
– минимализация обработки почв;
– разработка эффективных севооборотов;
– тщательно экономически обосновывать и обеспечивать максимальное производство высококачественной продукции при наименьших затратах труда и средств, базироваться на самых прогрессивных формах использования земли и организации труда.
Краткая история развития научных основ земледелия
Развитие научных основ земледелия происходит в течение тысячелетий, однако с XVIII в. с развитием физики, химии, физиологии растений, микробиологии и почвоведения земледелие вышло на новый уровень развития. В достижениях научного земледелия немаловажную роль сыграли такие корифеи науки, как М. В.Ломоносов, А. Т.Болотов, В. Р.Вильяме, Н. И.Вавилов, И. М.Комов, М. Г.Павлов, А. В.Советов, Д. И.Менделеев, Д. Н.Прянишников, А. Н.Энгельгардт.
М. В.Ломоносов впервые в мире высказал идею, что «питание растениям доставляет воздух, почерпаемый листьями».
А. Т.Болотов предлагал заменить паровую систему земледелия паропереложной, с введением семипольного севооборота.
И. М.Комов в своем труде «О земледелии» изложил вопросы плодородия почвы, питания растений минеральными веществами; первый обосновал систему земледелия.
В многочисленных работах М. Г.Павлов создал научное представление о значении почвенных процессов в питания растений. Он разработал теорию применения удобрений, изложил правила для составления севооборотов, предложил к внедрению в производство интенсивную плодопеременную систему земледелия взамен трехпольной.
A. В. Советов в книге «О системах земледелия» впервые дал понятие о системах земледелия, классификацию их и историческое развитие.
Д. И.Менделеев исследовал вопросы питания сельскохозяйственных растений и повышение урожайности за счет удобрений.
3.Факторы жизни растений. Закон минимума или ограничивающего фактора Растения, развиваясь в тесном взаимодействии и во взаимосвязи с внешней средой – почвой, атмосферой и др., предъявляют к ним определенные требования. Это связанно с тем, что растению нужны конкретные, изменяющиеся во времени количества лучистой энергии, температура среды, вода, разнообразные растворенные химические элементы, газовый состав почвенного и атмосферного воздуха, свойства среды обитания.Закон ограничивающего (лимитирующего) фактора, или Закон минимума Либиха —наиболее значим для организма тот фактор, который более всего отклоняется от оптимального его значения. Поэтому во время прогнозирования экологических условий или выполнения экспертиз очень важно определить слабое звено в жизни организмов.Этот закон учитывается в практике сельского хозяйства. Немецкий химик Юстус фон Либих (1803—1873) установил, что продуктивность культурных растений, в первую очередь, зависит от того питательного вещества (минерального элемента), который представлен в почве наиболее слабо. Например, если фосфора в почве лишь 20 % от необходимой нормы, а кальция — 50 % от нормы, то ограничивающим фактором будет недостаток фосфора; необходимо в первую очередь внести в почву именно фосфорсодержащие удобрения.
4Объемы и методы исследований в земледелииОсновные этапы и методы научного исследования. Агрофизические методы исследования почв. Агрохимические методы изучения почв и растений. Вегетационный опыт и его роль в изучении плодородия почвы. Полевой опыт и основные требования, предъявляемые к нему. Виды полевых опытов. Роль длительных многофакторных полевых опытов в земледелии.
Особенности условий проведения полевого опыта. Основные элементы методики полевого опыта и их влияние на ошибку эксперимента. Современные методы размещения вариантов в полевом опыте.
Общие принципы и этапы планирования эксперимента. Планирование наблюдений и учётов. Закладка и проведение полевого опыта, учёт и уборка урожая. Методы поправок на изреженность. Документация и отчётность.
Математическая обработка экспериментальных данных. Дисперсионный анализ результатов вегетационных и полевых однофакторных опытов. Дисперсионный анализ данных многофакторных вегетационных и полевых опытов. Корреляционный, регрессионный и ковариационный анализы. Использование ЭВМ в исследованиях по земледелию.
5.Закон незаменимости и равнозначимости факторов жизни растенийЭтот закон впервые был высказан В. Р. Вильямсом. Его можно сформулировать так: ни один из факторов жизни растений не может быть заменен другим и поэтому все они, безусловно, равнозначимы. Действительно, нельзя заменить воду светом или азот калием и т. д., так как каждый фактор жизни выполняет определенные физиологические функции. Когда говорится о равнозначимости факторов жизни, то не имеется в виду равнозначимость, при которой разные факторы жизни могут выполнять одну и ту же или одни и те же жизненные функции. Понятие равнозначимости выступает в совершенно ином смысле, а именно, что нет главных и второстепенных факторов жизни. Они равнозначимы. Иначе можно было бы обойтись без второстепенных, но этого сделать не удается. Все попытки поднять урожайность без учета действия этого закона никогда не имели успеха. 6. Закон совокупного действия факторов жизни растений.Если в однофакторных опытах урожайность нарастает с постоянно замедляющимся ускорением по мере увеличения дозы фактора от близкой к минимуму до оптимума, а при дальнейшем увеличении фактора урожайность начинает уменьшаться, достигая нуля при максимальном количестве фактора , то в многофакторном опыте, если в оптимуме брать поочередно первый, второй, третий и т. д. факторы, урожайность культуры будет непрерывно увеличиваться. Передовики сельского хозяйства получают высокую урожайность, обеспечивая растения многими факторами, подбирая высокопродуктивные сорта и создавая благоприятные условия окружающей среды.
7.Структура почвы. Пути регулирования структуры почвыПочва, структура — Способность почвы распадаться на агрегаты называется структурностью, а совокупность агрегатов различной величины, формы и качественного состава называется почвенной структурой.Почвы, обладающие водопрочной и механически прочной структурой не заплывают при сильном увлажнении и устойчивы к разрушению при механической обработке.Важным свойством структуры почвы является ее пористость. В лучших черноземах пористость агрегатов достигает 50 % их объема, что обеспечивает благоприятные водно — воздушные свойства этих почв. Чем ниже пористость агрегатов, тем меньше в почве содержится продуктивной влаги и воздуха и тем хуже условия роста и развития растений. Поэтому почва с низкой пористостью агрегатов агрономически малоценна.К агротехническим методам улучшения структуры почв относятся: посев многолетних трав, обработка почвы в спелом состоянии, известкование кислых почв, гипсование солонцовых почв, внесение минеральных и особенно органических удобрений. Прочная структура образуется под воздействием как многолетних трав, так и однолетних культур: пшеницы, подсолнечника, кукурузы и др. Лен, картофель, овощные культуры, имеющие мало развитую корневую систему, оказывают небольшое структурообразующее действие на почву.
8. Объемная масса почвы. Понятие плотности почвыПлотность (объемная масса) почвы — масса абсолютно сухой почвы при ненарушенном сложении (со всеми имеющимися в почве порами) в единице объема. Плотность выражается в г/см3.Знание плотности почвы позволяет определить пористость, запасы влаги, элементы питания в почве, необходимые при расчете норм полива и количества вносимых удобрений.Методика определения объемной массы.Для определения объемной массы необходимо брать образцы почвы для анализа при ненарушенном сложении. Для выявления закономерности изменения плотности с увеличением глубины допускается взятие образцов с нарушением естественного сложения почвы.Необходимо взять металлический бур-патрон и взвесить пустой вместе с двумя крышками. Для определения объема бура-патрона измерить его диаметр и высоту. Закрыть одну из крышек, в цилиндр совочком небольшими порциями насыпать воздушно-сухую почву, взятую с горизонта 0-25 см. Почву насыпать до верхней части цилиндра, при этом постукивать по его боковой части. После этого бур-патрон закрыть второй крышкой и взвесить вместе с воздушно-сухой почвой. Затем почву высыпать в тот же ящик, откуда она была взята, и повторить взвешивание второго и третьего образцов, взятых из того же ящика. Трехкратное взвешивание необходимо для получения более точного значения результатов.Далее, точно таким же способом три раза насыпать в цилиндр и взвешивать почву со слоев 25 – 40 см и 40 — 100 см.
9.Водный режим почвы и его регулированиеВодный режим почвы – совокупность явлений поступления, передвижения, удаления влаги из почвы и изменения состояния почвенной влаги.грунтовая вода имеет большое значение как для жизнедеятельности растений и микроорганизмов, так и для многих физических и химических процессов в почве. В растительном организме ее содержится 75-90%. С поступлением и движением воды в растении связаны все ее жизненные процессы. При наличии воды, воздуха и тепла семена растений бубнявие и прорастает, растут ткани, поступают в растение и перемещают в ней питательные элементы, происходит фотосинтез и образуются новые органические вещества.В жаркую погоду вода предотвращает гибель растений. Перемещаясь из растение, она охлаждает и повышает устойчивость ее против высоких температур. Вода поддерживает тургор клеток, размещает по отдельным ее органах продукты ассимиляции. С помощью воды происходит корневое питание растений. Она реагирует рост и развитие растений. Недостаток ее приводит к недобору урожая, вызывает угнетение, а иногда и гибель растений. Однако и избыток воды также отрицательно влияет на большинство сельскохозяйственных растений, за исключением риса и других вологолюбив.Растениям вода нужна от посева семян и до окончания формирования урожая. Использовать воду растение начинает от набубнявиння семян. Количество ее для нормального прорастания неодинакова для различных сельскохозяйственных культур.
10. Воздушный режим почвы и метод его регулирования в земледелииВоздушный режим почвы тесно связан с ее водным режимом. Вода и воздух занимают поры между твердыми частицами почвы и являются антагонистами. Антагонизм проявляется наиболее отчетливо при избыточном увлажнении почвы или когда она сухая. Воздушный режим регулируют во всех почвенно-климатических зонах и особенно на тяжелых и склонных к уплотнению малоокультуренных и заплывающих почвах, образующих поверхностную корку, резко препятствующую газообмену между почвенным и атмосферным воздухом, на орошаемых землях, сильно уплотняющихся после полива. Многие приемы, применяемые для регулирования водного режима почвы, одновременно оказывают влияние и на воздушный режим. Важнейшее значение имеют те из них, которые улучшают физические, физико-химические и другие свойства почвы: накопление органического вещества, сочетание разноглубинных обработок, а при необходимости и периодические углубления пахотного слоя, щелевание и др.В засушливых условиях в почве мало влаги и много воздуха. Там целесообразны прикатывание и выравнивание поверхности, способствующие сохранению влаги в почве. Легкие почвы не следует подвергать частому рыхлению, особенно глубокому. Их глубокая механическая обработка оправдана только при заделке органических удобрений и при борьбе с корнеотпрысковыми и корневищными сорняками.
11Тепловой режим почвы. Его регулирование.Тепло – это необходимый фактор жизни и роста растений. С ним связаны важнейшие биологические и абиотические процессы, протекающие в почве и определяющие развитие почвообразования и плодородия: интенсивность химических реакций, процессы физического выветривания, деятельность микроорганизмов и почвенной фауны, прорастание семян и рост растений, процессы обмена веществом и энергии.
Главным источником тепла, поступающего в почву, является лучистая энергия Солнца (солнечная энергия). Небольшое количество тепла почва получает из глубинных слоев Земли и за счет биологических, химических и радиоактивных процессов, протекающих в верхних слоях литосферы. Часть поступающей к поверхности почвы солнечной энергии поглощается почвой и преобразуясь в тепло нагревает почву; часть отражается поверхностью почвы. Почва отдает тепло в атмосферу, если температура ее поверхности выше, чем температура приземного слоя воздуха.
К основным тепловым свойствам почв относят теплопоглотительную способность, теплоемкость и теплопроводность.
Теплопоглотительная способность – это свойство почвы поглощать лучистую энергию Солнца. Показатель теплопоглотительной способности связан с величиной альбедо.
Альбедо – это отношение отраженной радиации к суммарной, поступающей на Землю, выраженное в процентах. Чем меньше альбедо, тем больше почва поглощает солнечной радиации. Этот показатель зависит от цвета почвы, влажности, структуры, содержания гумуса и гранулометрического состава. Высокогумусированные почвы имеют темную окраску, поэтому они поглощают лучистой энергии на 10 – 15 % больше, чем малогумусированные. Глинистые почвы характеризуются высокой теплопоглотительной способностью по сравнению с песчаными. Сухие почвы отражают лучистую энергии. На 5 – 11 % больше, чем влажные.
Теплоемкость – это способность почвы удерживать тепло. Различают объемную и удельную теплоемкость почвы.
Объемная теплоемкость – это количество тепла, затрачиваемое для нагревания 1 см 3 сухой почвы на 1 0 С (Джсм 3 на 1 0 ).
Удельная теплоемкость – это количество тепла, необходимое для нагревания 1 г сухой почвы на 1 0 С (Джг на 1 0 ).
Теплопроводность – это способность почвы проводить тепло. Она измеряется количеством тепла в джоулях, которое проходит в 1 с через 1 см 3 . Она сильно зависит от влажности и содержания в порах почвы воздуха. Чем влажнее почва, тем выше ее теплопроводность, а чем рыхлее, те ниже.
Дата добавления: 2016-12-06 ; просмотров: 1078 | Нарушение авторских прав
