![]() 18.02.2019 05.02.2019 05.02.2019 26.01.2019 26.01.2019 26.01.2019 22.01.2019 19.01.2019 17.01.2019 10.01.2019
|
Газообразная фаза почвы![]() Существенным фактором жизненных процессов в почве является ее воздушная или газовая фаза. Свободное пространство между почвенными комочками пронизано воздухом, если только оно не заполнено почвенным раствором. ![]() Из этих данных видно, что количество воздуха в одной и той же почве меняется в зависимости от ее состояния и степени окультуренности, от растительного покрова и других факторов. В целине его меньше (8%), чем в окультуренной почве, под злаками меньше, чем под пропашными культурами. Наибольшее количество (32%) воздуха находится в парующей почве. Такие же примерно данные получены и при исследовании дерново-подзолистых почв (опытные поля Сельскохозяйственной академии им. Тимирязева). Содержание воздуха в них колебалось от 15 до 36%, более всего воздуха было в почве под черным паром. Содержание воздуха в почве в течение вегетационного периода меняется мало, если ее влажность сохраняется на одном уровне. Количество воздуха уменьшается в строгом соответствии с увлажнением почвы. Состав почвенного воздуха. Почвенный воздух никогда не бывает такого же состава, как воздух атмосферы. Он более разнообразен по качественному и объемному содержанию составляющих его газов. Как известно, воздух атмосферы состоит из азота — 79,01 %, кислорода — 20,96% и углекислоты — 0,03%. Кроме этого, в воздухе атмосферы обнаруживаются и другие газы в незначительных количествах (неон, криптон, аргон, ксенон, гелий и др.). Воздух почвы отличается от атмосферного более высоким количеством CO2. Содержание в нем кислорода меняется в меньших пределах, а азота — остается почти без изменения. Кроме атмосферных, в почвенном воздухе содержатся многие другие газы, образуемые в результате жизнедеятельности организмов или дыхания почвы. В нем обнаруживаются различные органические и неорганические летучие соединения: аммиак, сероводород, метан, органические кислоты, спирты, эфиры, смолы и многие другие соединения — продукты метаболизма микробов, растений и животных. Состав почвенного воздуха изучен слабо. Наиболее важным компонентом почвенной атмосферы является углекислый газ, конечный продукт разложения органического вещества. По выделению углекислого газа судят об интенсивности биохимических процессов, совершающихся в почве. Количество углекислоты в почве заметно меняется в зависимости от состава и типа почв, от жизнедеятельности почвенного населения, от климатических и других условий. Особенно велика зависимость образования углекислоты от микроорганизмов. Все то, что способствует развитию и жизнедеятельности микроорганизмов, увеличивает продукцию данного газа. Люндергард считает, что две трети всей углекислоты, находящейся в почвенном воздухе, образуется в результате деятельности бактерий, а одна треть — корней растений. В почвах, богатых органическими веществами, или перегноем, как правило, CO2 больше, чем в почвах, где гумусовых веществ мало. Виленский приводит следующие показатели образования углекислоты в разных почвах (CO2 в кг на гектар за один час): ![]() Под пологом леса, по данным Зонна, воздух более насыщен CO2, чем в поле; осенью (16—17 сентября) выделялось CO2: ![]() Количество углекислоты в почве резко меняется в зависимости от состава растительных остатков. По данным Стоклаза один грамм сухого вещества корней при разложении выделяет в течение 24 часов CO2 в мг: ![]() Выделение этого газа почвой, по данным Макарова, колеблется в пределах от 400 до 600 кг на гектар в течение суток. На полях севооборота за вегетационный сезон выделяется углекислоты (в тоннах на гектар): на пару — 35, под озимой рожью — 65, под овсом — 79, под травой первого года пользования — 98. Под разной растительностью образование и выделение углекислоты почвой сильно различается. Например, под клевером выделяется CO2 в. единицу времени — 0,558 г, под сераделлой — 0,305 г, под горчицей 0,218 г, под рисом — 0,285 г с каждого квадратного метра почвы. Наибольшее количество углекислоты выделяется из-под бобовых трав — клевера, люцерны и др. Объясняется это активной жизнедеятельностью клубеньковых бактерий. По данным Бонда, дыхание клубеньков на корнях сои было в 3 раза выше, чем дыхание корней на единицу сухой массы. Общая масса клубеньков выделила CO2 значительно больше, чем масса корней всего растения. В приземном слое воздуха может содержаться 10% и более CO2 вследствие поступления ее из почвы. В глубоких слоях почвы воздух более насыщен углекислым газом, чем в верхних. Динамика выделения углекислого газа меняется в зависимости от фазы вегетации растений. Под зерновыми культурами выделение газа наибольшее в период цветения, под травами— в период бутонизации, перед укосом. Макаров связывает максимум выделения CO2 с наибольшим развитием корневой системы в данной фазе развития растений. По нашим наблюдениям, период наиболее интенсивного выделения CO2 совпадает с максимальным развитием прикорневой микрофлоры. Отмечается большое влияние температуры на микробиологическую деятельность, а следовательно, на образование CO2. Опыты показывают, что повышение температуры с 15 до 28° увеличивает образование углекислого газа в почве в 2 раза. Зависимость дыхания почвы от некоторых из этих факторов можно изобразить в виде кривых (рис. 52). ![]() Картина количественных колебаний кислорода в почвах обратна той, которая описана для CO2. В верхнем слое, до 30 см глубины, количество кислорода равно 15—20%. По мере углубления содержание его резко убывает. На глубине 60—90 см весной кислорода очень мало, содержание его выражается долями процента (0,3—0,8). В летние месяцы количество его в глубоких слоях почвы повышается, достигая в июле на той же глубине 15—19%, а в августе даже на глубине 180 см 11—13%. В октябре содержание кислорода снова уменьшается. Эти колебания обусловлены температурой и влажностью. Совершенно очевидно, что с изменением содержания кислорода все биологические процессы будут меняться не только в количественном, но и в качественном отношении. При наличии достаточного притока кислорода будут протекать преимущественно окислительные процессы, а при недостатке его — восстановительные. Газы почвенного воздуха могут находиться в растворенном состоянии. Как уже сообщалось выше, почвенный раствор содержит всегда большее или меньшее количество воздуха и газов, находящихся в почве и атмосфере. Растворимость газов в почвенном растворе зависит от их природы, парциального давления, от температуры и от концентрации солей в растворе. Согласно закону Генри растворимость газа в жидкости прямо пропорциональна его давлению. Если жидкость соприкасается со смесью газов, то каждый из них будет растворяться не под влиянием общего давления, а соответственно своему парциальному давлению. Наибольшей растворимостью из почвенных газов обладают СО2. аммиак, сероводород и некоторые другие. Слабее растворяется кислород и очень слабо азот. Зависимость растворимости газов от температуры показана в табл. 10. ![]() В почвенном растворе всегда имеется много электролитов, поэтому растворимость газов в нем ниже, чем в чистой воде. Почвенный раствор засоленных почв содержит меньше газов, чем раствор незасоленных почв. Поглощение газов в гумусированных почвах выше, чем в негумусированных. В результате микробиологической деятельности в почве обнаруживаются аммиак, сероводород, водород, метан и другие метаболиты, аэробной и анаэробной микрофлоры, а также и такие органические летучие соединения, как уксусная и масляная кислоты, спирты, эфиры, соединения ароматического ряда и др. Специфический запах земли обусловлен летучими метаболитами микробов, преимущественно актиномицетов. Их природа не выяснена. В почвенном воздухе находятся и многие другие соединения, являющиеся источниками прямого и дополнительного питания, а также и некоторые летучие соединения, подавляющие рост и развитие отдельных микробов. Н.Г. Холодный прямыми опытами установил наличие питательных веществ в воздухе атмосферы и почвы. Он показал, что некоторые бактерии и грибы, а также отрезанные кончики корней растения вполне удовлетворительно растут в капле среды, где единственным источником питания были испарения почвы. Присутствие в почвенном воздухе питательных веществ было установлено и в наших опытах следующим способом. Культура неспороносной палочки — Bact. album, выделенная из почвы, не способна развиваться на синтетической среде Чапека. Ho эта же бактерия, помещенная в капле той же среды в почвенную камеру, начинает хорошо развиваться и давать многочисленные поколения. Следовательно, из почвы выделялись и поступали в каплю среды летучие вещества, которые обеспечивали нормальный рост клеток данной культуры. Мейсель с сотрудниками показал, что отдельные компоненты витаминов — тиамина, никотиновой кислоты, парааминобензойной кислоты, находящиеся в воздухе, используются микроорганизмами. Биотические вещества поступают в атмосферный и почвенный воздух из почвы и от растений. По мнению Холодного, витамины, выделяемые в воздух растениями, используются микроорганизмами почвы и самими растениями. Наиболее богат летучими витаминами воздух лесов и лугов. Шавловский обнаружил тиамин и никотиновую кислоту в почвенном воздухе серой лесной почвы и в оподзоленном черноземе. В воздухе почвы могут находиться летучие соединения, токсические для отдельных видов микробов. Наши опыты показали, что клетки стафилококка — Staph. aureus, помещенные в висячей капле в почвенную камеру, приготовленную из лесной дерново-подзолистой почвы, не развиваются или развиваются слабо, тогда как в контроле или в камере с другими почвами (черноземом, огородной почвой) развитие их протекает нормально. Было отмечено угнетающее действие испарений почвы из-под. льна и отсутствие подобного действия на развитие бактерий испарений почвы из-под клевера. В почвенном воздухе обнаруживаются и радиоактивные вещества, обычно в виде продуктов распада радия и других веществ. |