Склад ґрунтового повітря
Грунтовий повітря, або газова фаза, - найважливіша складова частина ґрунту, яка перебуває в тісній взаємодії з твердою, рідкою і живий фазами.
Грунтовим повітрям називається суміш газів і летких з'єднань, що заповнюють пори грунту, вільні від води.
Наявність достатньої кількості повітря, його сприятливий склад не менш важливі в житті грунту і формування врожаю, ніж забезпеченість грунтів водою і поживними речовинами.
Головні джерела газової фази грунту - атмосферне повітря і гази, що утворюються в самому грунті. З атмосферним повітрям в грунт надходить кисень, необхідний для дихання рослин, аеробних мікроорганізмів, грунтової фауни. У процесі дихання кисень споживається з виділенням вуглекислого газу.
Більшість рослин не може існувати без безперервного припливу кисню до коренів і виведення вуглекислого газу з ґрунту. Рослини, коренева система яких знаходиться під водою, наприклад рис, пристосувалися до засвоєння повітря листям і перенесення його за паренхімі до коріння рослини і ризосферні мікроорганізмам. Якщо ізолювати грунт від атмосферного повітря, то кисень в ній витрачається повністю через кілька діб. Отже, грунтовий повітря забезпечує живі організми киснем тільки за умови постійного обміну з атмосферним повітрям. Процес обміну ґрунтового повітря з атмосферним називають газообменом або аерацією.
Грунтовий повітря знаходиться в трьох станах: вільному, адсорбованому і розчиненому.
Вільний грунтовий повітря знаходиться в некапілярних і капілярних порах грунту, володіє рухливістю, здатний вільно переміщатися в грунті і обмінюватися атмосферних. Найбільше значення в аерації ґрунтів має повітря некапілярних пір, практично завжди вільних від води.
У суглинних і глинистих ґрунтах частина вільного грунтового повітря при зволоженні ізолюється пробками води і втрачає суцільність. Таке повітря називається затисненого. Його значення в аерації ґрунтів невелика. Величина затисненого повітря становить в середньому 6 - 8% обсягу грунту, а в глинистих ґрунтах може бути більше 12%; визначається по різниці значень між загальною пористістю і повної вологоємністю, вираженої в об'ємних відсотках.
Адсорбований грунтовий повітря - гази, сорбованих поверхнею твердої фази грунту. Адсорбція газів сильніше проявляється в грунтах важкого гранулометричного складу, багатих органічною речовиною. Гази адсорбуються в залежності від будови їх молекул, дипольного моменту в такій послідовності:
Найбільша кількість адсорбованого повітря характерно для сухих ґрунтів, так як тверді частинки грунту активніше поглинають пари води, ніж гази. При вологості ґрунтів вище максимальної гігроскопічності вода витісняє поглинені гази, що відбивається на зміні складу вільного грунтового повітря.
Розчинений грунтовий повітря - гази, розчинені в грунтової воді. Розчинність зростає з підвищенням їх концентрації в вільному грунтовому повітрі, а також зі зниженням температури ґрунту. Добре розчиняються у воді аміак, сірководень, вуглекислий газ. Розчинність кисню порівняно невелика (табл. 1).
1. Розчинність газів у воді (г / л) при різній температурі і атмосферному тиску 101 кПа
Розчинені гази проявляють високу активність. З насиченням ґрунтового розчину СО2 підвищується розчинність карбонатів, гіпсу та інших мінеральних сполук. Розчинений кисень підтримує окислювальні властивості ґрунтового розчину.
Склад вільного грунтового повітря. Основну роль в грунті грає вільне повітря. Незважаючи на його постійний зв'язок з атмосферним, він характеризується низкою особливостей.
В добре дренованих грунтах складу грунтового повітря близький до складу атмосферного, оскільки витрачається в грунті кисень швидко переміщається з атмосфери в грунт. Інша картина спостерігається в погано аерованих грунтах. Склад ґрунтового повітря мінливий значно.
Залежно від таких факторів, як час року, температура, вологість грунту, глибина, розвиток і зростання кореневих систем, мікробіологічна активність, рН і перш за все швидкість газообміну через грунтову поверхню, склад ґрунтового повітря в більшій чи меншій мірі відрізняється від складу атмосферного. Найбільш сильні відмінності відзначаються в концентрації вуглекислоти (СО2), яка є основним продуктом аеробного дихання коренів вищих рослин і численних макро- і мікроорганізмів в грунті. Якщо концентрація СО2 в атмосфері - 0,03%, то в грунті вона досягає рівнів, які в десятки або навіть в сотні разів вище.
Оскільки СО2 продукується в грунті шляхом окислення містить кисню органічної речовини, оскільки підвищення концентрації СО2 зазвичай пов'язане зі зниженням концентрації СО2 зазвичай пов'язане зі зниженням концентрації елементного кисню О2 (хоча і необов'язково в строго пропорційною ступеню, так як можуть існувати додаткові джерела кисню в розчиненої воді формі або легко відновлюваних з'єднаннях).
Так як концентрація кисню в атмосферному повітрі зазвичай близько 20,96%, то очевидно, що навіть сторазове збільшення концентрації СО2 від 0,03 до 3% може знизити концентрацію кисню тільки до 18%. Однак, перш ніж рослини почнуть страждати від нестачі кисню, деякі з них можуть страждати від надлишкової концентрації СО2 і як в газовій, так і в рідкій фазах.
У крайніх випадках в умовах вельми утрудненою аерації концентрація О2 може падати до нуля і тривалі анаеробні умови можуть призводити до створення хімічних умов, що характеризуються розвитком відновних реакцій (наприклад, денітрифікації), до виділення сірководню (H2 S), метану (СН4) і етилену, і відновленню мінеральних оксидів.
Азот грунтового повітря мало відрізняється від атмосферного. Деякі зміни в змісті азоту відбуваються в результаті зв'язування його бульбочкових бактерій, прояв денітрифікації. У грунтовому повітрі виявляється й інший характерний продукт денітрифікації - закис азоту (N2 O).
У грунтовому повітрі в невеликій кількості (1-10 -9 -1 · 10 -12%) постійно присутні леткі органічні сполуки різної природи (етилен, метан та ін.). З погіршенням аерації в грунтовому повітрі етилен накопичується в концентраціях, що перевищує рівень токсичності для коренів рослин (0,001%).
На заболочених і болотних грунтах в грунтовому повітрі можуть перебувати в помітних кількостях аміак, водень, метан.
Грунтовий повітря неоднорідний за складом і рухливості, в залежності від розміру грунтових пор. У більших порах повітря більш рухливий, менш збагачений СО2 більше містить О2.
6.2. Екологічна роль грунтового повітря.
Для рослин. Вищі рослини дуже чутливі до складу грунтового повітря. В корені, як і в інших органах рослин, ясно виражений процес дихання, тобто поглинання кисню і виділення вуглекислоти.
Рис, наприклад, здатний обмінюватися газами між країнами і повітрям на поверхні повітря через тканини рослин, тобто шляхом внутрішнього перенесення кисню від частин, розташованих над поверхнею грунту (листя і стебла), до частин, поширеним в грунті, помітною водою. Однак більшість рослин не здатні задовольнити потребу коренів в кисні за рахунок внутрішнього перенесення.
Реакція грунту (листя і стебла), до частин, поширеним в грунті, залитої водою. Однак більшість рослин не здатні задовольнити потребу коренів в кисні за рахунок внутрішнього перенесення.
Інша важлива закономірність полягає в тому, що зростання коренів може тривати при порівняно низькому вмісті кисню в ґрунтовому повітрі, але за обов'язкової умови безперервного надходження його з атмосфери.
І.П. Черечін прийшов до висновку, що перехід від аеробних умов до анаеробних при оптимальній температурі і вологості спостерігається при вмісті кисню близько 2,5% до обсягу грунтового повітря. При низьких позитивних температурах або невеликому вмісті вологи в грунті анаеробні процеси не розвивається навіть при зниженні концентрації кисню до 0,5%. Разом досліджень і зроблені висновки представляють великий інтерес для землеробства і ґрунтознавства та грунтознавства і тому вони повинні появитися подальшому уточненню.
Вплив грунтового повітря на процеси, що протікають в грунті. Грунтовий повітря впливає на грунтоутворювального процеси як зміна через мікробіологічні активності, так безпосередньо. Так, розчинений кисень підтримує окислювальні властивості ґрунтового розчину.
Анаеробні умови в грунті викликають ряд відновлювальних реакцій як хімічних, так і біохімічних. Серед них денітрифікація - процес відновлення нітратів до нітритів і далі до оксидів азоту і елементарного азоту. Деякі з численних продуктів анаеробних процесів токсичні.
За даними Р. Бретфільда, Л. Батжера і І. Оскемпа, в залежності від умов аерації істотно змінюється стан деяких з'єднань в грунті (табл. 2).
2. Форма хімічних сполук в залежності від аерації ґрунту
Аерація робить істотний вплив на грунтові процеси через зміни мікробіологічної активності грунту. В аеробних умовах, значне число ґрунтових мікроорганізмів бере участь в розкладанні органічної речовини, кінцевими продуктами якого є вуглекислота, вода, нітрати, сульфати, а також сполуки кальцію, магнію, заліза і т.п.
В анаеробних умовах виникають зовсім інші продукти розкладання органічної речовини: метан, сірководень, аміак, альдегіди.
Необхідно також враховувати, що чим більше в грунті вуглекислоти, тим більше її виділяється з грунту в приземний шар повітря. А підвищення вмісту вуглекислоти в зоні надземної частини рослин часто призводить до помітного підвищення рівня фотосинтетичної діяльності зелених рослин, а нерідко і до помітного підвищення їх продуктивності.
Теплиці і парники
Ваш город
Квітникарство захищеного грунту
Нове на сайті
Ваш город
Теплиця на ділянці
Ви тут: Головна Тематичні статті Повітряний режим грунтів