Материал: Pochvovedenie_Kovda_chast1

0,2 м в самый холодный месяц от 5 до 20°С. Непромерзающие жаркие почвы имеют температуру на глубине 0,2 м в течение всего года выше 20°С.

В пределах подклассов (типов) выделяются подтипы (кате­ гории) теплового режима почв на основании среднегодовой тем­ пературы на глубине 0,2 м, интервалов температур на этой глу­

Существенное изменение в характер теплового режима почв вносит их распашка. Температурный режим становится более контрастным. Так, по данным Т. П. Коковиной (1974), на па­ хотном типичном мощном черноземе без растительного покрова или под пропашными культурами суточная амплитуда темпера­ туры поверхности достигает 35—57°, тогда как на целине не более 18—23°С. В холодное полугодие распаханные черноземы охлаждаются быстрее и глубже, чем целинные, а сам период с отрицательной температурой в почве на 20—30 дн длиннее. Максимальная температура почвы на глубине 10 см в степи составляет 18—20, а на пашне 20—30°С. Поверхность почвы в степи прогревается не более чем до 35°С, а на пашне до 40— 50°С. Существенным образом различаются по температурному режиму пахотные почвы под разными сельскохозяйственными культурами.

Снегозадержание способствует снижению теплоотдачи почв, предохраняет посевы от вымерзания. К мероприятиям, изменяю­ щим альбедо почв, относятся мульчирование, гребневание, ку­ лисные посевы. Мульчирование светлыми веществами предохра­ няет почву от перегрева. Применение темных мульчирующих ве­ ществ способствует более интенсивному нагреванию холодных почв. Также улучшает тепловой режим северных почв снятие торфяных слоев, препятствующих их глубокому прогреванию.

Все агромелиоративные мероприятия, направленные на изме­ нение водного режима почв, так или иначе изменяют их темпе­ ратурный режим. Дренаж благоприятствует более интенсивному нагреванию почв. Особенно важен быстрый сброс дренажных вод в северных районах весной, так как это способствует более раннему прогреванию почв. Орошение южных территорий предо­ храняет почву от перегрева. Угрозу вымерзания посевов от вне­ запных заморозков можно смягчить применением дымовых завес, снижающих теплоотдачу с поверхности. В некоторых районах практикуют прогревание почв весной, пропуская по трубам горячую воду. Особенно эффективен этот способ в районах с гидротермальными источниками.

19.3. Воздушный режим почвы

Воздушный режим почвы — это совокупность всех явлений поступления воздуха в почву, его передвижения в почве и рас­ хода, а также явлений обмена газами между почвенным возду-

359

верхней толщи. В торфяных, дерново-подзолистых почвах, в чер­ ноземах и почвах полупустынного комплекса наибольшее содер­ жание углекислоты наблюдается в теплый период года, когда СO2 образуется в результате интенсивной деятельности микроор­ ганизмов, дыхания корней и других биологических процессов. Кроме того, высокие концентрации углекислоты в почвенном воздухе наблюдаются при ее замедленном образовании, но в ус­ ловиях затрудненного газообмена. Это происходит, например, в период обильного выпадения осадков и насыщения верхних слоев почвы до полной влагоемкости, а также при образовании ледяной корки зимой или ранней весной.

В дерново-подзолистых суглинистых почвах, не подверженных

влияние на абсолютное содержание диоксида углерода оказы­ вает характер растительности (рис. 76). По данным Б. Н. Мака­ рова (1966), максимально оно было под пологом смешанного леса, более низким в почве под люцерной, еще ниже в почве, засеянной зерновыми, и наиболее низким в почве чистого пара. Так, в почве под люцерной на глубине 15 см в среднем содержа­ лось 1% СO2, на глубине 30 см— 1,5% СO2, под паром — соответственно 0,2 и 0,3%.

360

Согласно Е. А. Афанасьевой, самые низкие концентрации СO2 в почвенном воздухе целинного чернозема наблюдаются вес­ ной после снеготаяния: 0,4—0,5% от объема во всем почвенном профиле (0—300 см). По мере развития биоты содержание СO2 к лету возрастает. Наибольшее количество углекислоты продуцируется в поверхностном слое, но значительная ее часть уходит в атмосферу в процессе «дыхания» почвы. Поэтому до глубины 50 см содержание СO2 в почвенном воздухе не превышает 0,5% даже летом, несколько повышаясь только после дождей. Отток почвенного воздуха с глубины 80—150 см замедлен, поэтому в этих слоях летом концентрация углекислоты возрастает до 1,3% от объема. Осенью и зимой она вновь снижается (рис. 77). По другим данным (С. А. Николаева, 1970), содержание СO2 в воздухе типичного чернозема более высокое: в период вегетации в слое 0—50 см — 0,3—1,3%, в слое 100—200 см —0,7—2,0%. Содержание кислорода в черноземах слабо изменяется в течение года, колеблясь в пределах 18—20,5%.

Основные закономерности изменения состава почвенного воз­ духа в целинном черноземе повторяются в распаханных черно­ земах различных подтипов. По данным Н. Г. Зборищук (1980), в осенне-зимне-ранневесеннее время концентрация углекислоты в почвенном воздухе южного чернозема невысока: 0,1—0,2% в верхнем горизонте, 0,3—0,6% на глубине 100 см. Концентрация кислорода ближе к 21%. В июне концентрация СО2 резко воз­ растает во всем профиле, от 0,8—1% в верхнем горизонте до 1,2—1,8% на глубине 40—100 см. К концу лета содержание углекислоты в почвенном воздухе снова снижается.

Орошение южных черноземов заметно влияет на их воздуш­ ный режим. Поливы нормой 250—350 м3/га кратковременно уве­ личивают содержание СО2 до 1 —1,2%, что не вызывает нару­ шения дыхания растений. В межполивной период орошение за­ метно изменяет состав почвенного воздуха только в том случае, когда оно приводит к подъему уровня почвенно-грунтовых вод до глубины 1,5—3 м. При этом даже в межполивной период содержание кислорода понижено, а содержание диоксида углеро­ да повышено по сравнению с содержанием этих же компонентов в неорошаемых почвах. На глубине 30—50 см в начале лета содержание углекислоты достигает 2% и более.

При увеличении поливной нормы до 500 м3/га через 3—4 ч после полива в пахотном горизонте содержание СО2 возрастает с 0,4—0,6 до 1,6—1,8%, и эта концентрация держится в течение 3—4 дн. При поливе напуском содержание СO2 через 3 дн после полива достигает 3%, а кислорода снижается до 10%, в почвен­ ном воздухе появляется сероводород. Воздушный режим такого рода резко снижает продуктивность растений.

Болотные торфяные почвы выделяются среди остальных наи­ более высокой насыщенностью почвенного воздуха углекислотой. Здесь, на глубине до 0,5 м, концентрация углекислоты во влаж­ ные годы достигает 10—12% при таком же или даже более низ-

362

ком содержании кислорода (С. А. Николаева, 1970). Максимум накопления СО2 наблюдается летом, минимум — зимой.

Иная динамика содержания СO2 и O2 характерна для почв влажных субтропиков — красноземов. По материалам А. Д. Овчаренко (1972), под лесом и на чайной плантации накопление СO2 в почвенном профиле происходит от зимы к весне—лету—осе­ ни, а затем снова уменьшается. Таким образом, максимальное содержание диоксида углерода и минимальное кислорода при­ урочено не к лету, а к осени. Наибольшее количество углекис­ лоты накапливается на глубине 50—75 см (около 2%). В период особенно обильного увлажнения красноземов газообмен наруша­ ется, при этом на указанной глубине содержание СO2 повышает­ ся до 4,6%; кислорода колеблется в пределах 18—20, иногда опускаясь до 16—17%.

Воздушный режим почвы тесно связан с ее водным режимом и потому регулируется одними и теми же мелиоративными или агротехническими приемами. В то же время в практике земле­ делия приходится обращать внимание и на самостоятельные приемы регулирования воздушного режима почв, как, например, при периодическом проветривании сезонно затапливаемых рисо­ вых полей. Во всех случаях регулирования почвенных режимов необходимо помнить об антагонизме воды и воздуха в почве. Избыточное увлажнение почв всегда ведет к снижению их аэра­ ции, в то время как засушливые, недостаточно увлажняемые почвы избыточно аэрированы.

19.4. Окислительно-восстановительный режим почв

Окислительно-восстановительный режим почв — это совокуп­ ность окислительных и восстановительных процессов, вызываю­ щих изменение во времени окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) в профиле почвы. Абсолютные значения и амплитуда колебаний ОВП в разных почвах и даже разных почвенных горизонтах одного профиля весьма различны. ОВП связан прежде всего с температурой и влажностью почвы, но эта связь сложна, так как изменения температуры и влажности вызывают изменения биологической активности почвы, от кото­ рой ОВП зависит в сильнейшей степени. Так, повышение тем­ пературы приводит к просыханию почвы и обогащению ее кис­ лородом, но одновременно способствует развитию микрофлоры, потребляющей кислород. Поэтому снижение влажности почвы не всегда сопровождается повышением ОВП, так же как уве­ личение влажности не всегда приводит к понижению ОВП.

Достаточно детальная классификация почв по окислительновосстановительному режиму разработана И. С. Кауричевым и Д. С. Орловым (1983), главные положения которой приводятся ниже (табл. 67).

Тундровые болотные торфяно-глеевые почвы с постоянным

363

Т а б л и ц а 67. Группировка почв по окислительно-восстановительному режиму

ными сульфатными грунтовыми водами

избыточным увлажнением характеризуются господством устойчи­ вого восстановительного режима во всем профиле; значение rН2 летом колеблется в пределах 19,5—24,5 (восстановительные ус­ ловия наступают при величине r H 2 < 2 7 ) . Сезонная динамика ОВП выражена слабо, от весны к осени несколько возрастает интенсивность окислительных процессов. ОВ-режим в тундровых поверхностно-глеевых почвах более динамичен, в них rН2 летом колеблется в пределах от 18,6 до 30. В верхней части профиля

окислительная обстановка (rН2 = 28—30).

В сильноподзолистых почвах средней тайги под пологом ельника-черничника минимальные значения ОВП отмечены ле­ том, в период благоприятного для микробов сочетания влаги и тепла. В это время в большинстве случаев rН2 подзолистого горизонта не превышает 27, что свидетельствует о наличии вос­ становительной обстановки. В переходном ЕВ и иллювиальном горизонтах сильноподзолистой почвы постоянно господствуют окислительные условия.

Целинные дерново-подзолистые почвы южной тайги, которым

364