Влияние аэрации почвы на подземные органы растений

Добавил пользователь Алексей Ф.
Обновлено: 19.09.2024

Аэрация почв ы ( обновление в ней воздуха) весьма важна для нормального корневого питания. Помимо рациональной обработки почвы, в частности рыхления междурядий пропашных культур и борьбы с коркой на посевах остальных растений, аэрация почвы усиливается при смене температур, выпадении осадков и переменах давления воздуха. [1]

Аэрация почвы , обновление в ней воздуха, весьма важна для нормального корневого питания. Она сводится к удалению почвенного воздуха, обогащенного угольной кислотой и обедненного кислородом, и поступлению в почву атмосферного воздуха с низким соде ржанием СО и высоким 02 - Помимо рациональной обработки почвы, в частности рыхления междурядий пропашных культур и борьбы с коркой на посевах остальных растений, аэрация почвы усиливается при смене температур, выпадении осадков и переменах давления воздуха. [3]

Незначительная аэрация почвы ( 3 - 8 %) в этот срок наблюдений была в ельнике и на 6-летней вырубке. [4]

Наблюдаемое влияние аэрации почвы на скорость коррозии стали подтверждается отечественными исследователями [329] и объясняется тем, что ограниченный доступ кислорода в тяжелых почвах ( глина), несмотря на относительно высокую влажность, сильно тормозит катодный процесс кислородной деполяризации. В хорошо аэрируемой почве ( песчаной) доступ кислорода к поверхности металла осуществляется относительно легко и скорость процесса коррозии определяется кинетикой катодных и анодных процессов. [5]

Необходимость улучшения аэрации почв выявляют на основании изучения основных показателей воздушного режима: содержания или запаса почвенного воздуха, воздухопроницаемости, скорости диффузии газов, дыхания почвы, состава почвенного воздуха. Все эти показатели тесно взаимосвязаны, однако каждый в отдельности не полно характеризует условия аэрации. В настоящее время оценка состояния воздушного режима по указанным параметрам нуждается в уточнении с учетом свойств конкретных почв и потребности в аэрации различных культур. [6]

Водоудерживающая способность и аэрация почвы определяются ее структурой. От последнего в известной степени зависит скорость роста корней. Так же как при высокой влажности, на тяжелых, легко заплывающих почвах растения страдают от недостатка воздуха. На поверхности таких почв образуется плотная корка, препятствующая нормальному регулированию их воздушного и влажностного режимов. В таких условиях повышается восприимчивость растительного организма к патогенам, в первую очередь к тем, которые поражают корни. [7]

Необходимая для корней растений аэрация почвы связана с переносом СО2 и О2 не только через воздухоносные поры, но и через пленку воды, окружающую корни. [8]

Широко используется оценка условий аэрации почв по составу почвенного воздуха. Концентрация СО2 выше 2 - 3 %, а О2 ниже 19 - 18 % ограничивает продуктивность многих сельскохозяйственных культур. [9]

Считают также, что увеличенной аэрации почв соответствует меньшая степень коррозии меди и латуни. Однако это утверждение нуждается в основательной проверке, так как противоречит основным известным данным по коррозии меди и медных сплавов. Латуни, особенно содержащие свыше 15 % цинка, корродируют в почве с большей скоростью. Исключение могут - представлять почвы со зяачительным содержанием сероводорода и сернистых соединений, где закономерность может быть и обратной. [10]

По мере ухудшения дренажа и аэрации почвы , а также увеличения ее влажности рост ели ухудшается, и одновременно кислица и майник заменяются черникой. [11]

Кроты поедают насекомых и способствуют аэрации почвы , но в то же время они могут повреждать всходы, прорывая под ними ходы, а кротовины мешают машинной обработке почвы и портят пастбища. Кротов вылавливают или уничтожают газацией ходов и нор синильной кислотой или более примитивным, но и более дешевым способом, вдувая в них выхлопные газы трактора. Применяют также отравленные приманки, вводя в дождевых червей стрихнин и забрасывая их в норы. [12]

Любые причины, вызывающие ухудшение аэрации почвы , приводят к уменьшению ее окислительно-восстановительного потенциала. Развитие таких почвообразовательных процессов, как заболачивание и оглеение, снижают его до 200 мВ и менее. [13]

В орошаемом земледелии регулирование влажности и аэрации почвы в теплое время осени способствует наибольшему прорастанию семян сорняков во всем пахотном слое. Проведение наиболее ранних влагозарядковых поливов и содержание поля в полупаровом состоянии помогают выполнению этой задачи. Большое значение имеет способ полива. [14]

Общеизвестна роль дождевых червей в улучшении аэрации почвы , распределении гумуса в ней, создании ее структуры. Повышению плодородия почвы способствуют также земляные клещи, нематоды, мокрицы, многоножки и многие другие виды. Моллюски служат источником корма для других животных, фильтраторами воды, обеспечивающими ее очищение. [15]

Почвенный воздух, его состав и газообмен между почвой и приземным слоем атмосферы, относятся также к земным факторам жизни растений.Газообразная фаза почвы включает почвенный воздух и парообразную влагу. Доля ее в общей массе почвы зависит от типа почвы, ее структуры и физико – механических свойств. Он занимает все поры почвы, свободные от воды. Поэтому количество его в почве зависит от пористости и влажности почвы. Оптимальное содержание воздуха в пахотном слое для зерновых культур 15-20%, пропашных -20-30%, многолетних трав -17-21% от общей пористости. Чем больше пористость и меньше влажность почвы, тем больше в ней воздуха. Важнейшие факторы воздушного режима – воздухоёмкость и воздухопроницаемость.

Воздухоёмкость–это та часть объёма почвы, которая занята воздухом при данной влажности. Влажность и пористость почвы постоянно изменяются, поэтому и воздухоемкость – величина переменная.

Воздухопроницаемость - способность почвы пропускать через себя воздух. Воздухопроницаемость – непременное условие для осуществления газообмена между почвой и атмосферным воздухом.

Процесс обмена почвенного воздуха с атмосферным называют аэрацией, или газообменом. Газообмен осуществляется через систему воздухоносных пор почвы, сообщающихся между собой и с атмосферой. К факторам, вызывающим газообмен, относятся диффузия, изменения температуры почвы, барометрического давления, количества влаги в почве под влиянием осадков, орошения и испарения, влияния ветра, изменения уровня грунтовых вод.
Диффузия –это процесс перемещения газов в соответствии с их парциальным давлением. Поскольку в почвенном воздухе концентрация кислорода всегда меньше, а диоксида углерода больше, чем в атмосфере, то под влиянием диффузии создаются условия для непрерывного поступления кислорода в почву и выделения СО2 в атмосферу. Диффузия – главный и непрерывно действующий фактор газообмена.

В первую очередь без кислорода, угнетаются растения, замедляется рост корней, ухудшается потребление растениями воды и растворенных в ней питательных веществ.

7. Классификация сорняков по продолжительности жизни:примеры

Непаразитные сорные растения составляют наибольшую группу сорняков. Это обычные автотрофные растения. По продолжительности жизни они разделены на два подтипа:

К малолетним относятся растения, размножающиеся только семенами, имеющие жизненный цикл не более двух лет и отмирающие после созревания семян.

К многолетним относятся сорняки, произрастающие неколько лет и неоднократно плодоносящие в течение жизненного цикла, размножающиеся и вегетативными органами.

Малолетние сорные растения в зависимости от продолжительности жизни делятся на следующие биологические группы:

Эфемеры – растения с коротким периодом вегетации (1,5-2 месяца), способные давать за сезон несколько поколений. Представитель звездчатка средняя или мокрица.

Яровые ранние – прорастают рано весной и заканчивают развитие до уборки культурных растений или одновременно с их созреванием. К ним относятся марь белая, торица полевая, горец шероховатый, горчица полевая.

Яровые поздние прорастают при достаточном прогревании почвы. Растения медленно развиваются и созревают в послеуборочный период. В посевах поздних культур семена этих сорняков созревают одновременно с культурными растениями и попадают в урожай. Из поздних яровых распространены: щирица запрокинутая, щетинник зеленый, ежовник обыкновенный. Яровые сорняки дают лишь одно поколение в год. Всходы, появившиеся осенью, погибают от морозов.

Зимующие сорняки заканчивают вегетацию при ранних весенних всходах в том же году, а при поздних – способны перезимовать в любой фазе роста. После перезимовки образуют розетку прикорневых листьев, быстро растущий стебель и довольно рано заканчивают вегетацию. Весенние всходы не образуют прикорневой розетки листьев, развиваются как яровые, созревая одновременно или несколько позднее уборки зерновых культур. К этой группе относятся пастушья сумка, ярутка полевая, василек синий, ромашка непахучая, дескурения Софии, живокость полевая, мелколепестник канадский.

Озимые сорные растения требуют для своего развития пониженных температур осенью и зимой. Независимо от времени прорастания они дают стебель, цветки, плоды и семена только на следующий год. Наиболее распространены костер полевой, костер ржаной, метлица обыкновенная.

Двулетние сорняки приходят полный цикл развития за два года. Весенние всходы в первый год образуют розетку листьев или несколько стеблей в нижнем ярусе. В этом период корневая система уходит глубоко в почву, на следующий год весной стебель быстро развивается, и растения летом дают семена. К этой группе относятся донник – лекарственный и белый, белена черная, липучка ежевидная, дрема белая.

Многолетние сорняки подразделяются по способности к вегетативному размножению на две группы:

- вегетативно не размножающие или слабо размножающиеся;

- вегетативное размножение сильно выражено.

Растения, относящиеся к 1 группе по строению корневой системы делятся на: - стержнекорневые; -мочковатокорневые.

Стержнекорневые сорняки не имеют специальные вегетативных органов размножения, могут ежегодно давать новые побеги от придаточных почек нижней части стебля, втянутой в почву, в результате укорачивания главного корня. Общий признак этой группы – стержневой главный корень, проникающий в глубь почвы у некоторых видов до 1,5-2м. К ним относятся полынь горькая, цикорий обыкновенный, щавель кислый, одуванчик обыкновенный, подорожник ланцетовидный, лопух большой.

Мочковатокорневые сорняки лишены специальные органов вегетативного размножения, имеют мочковатые корни. К ним относятся лютик едкий, подорожник большой.Ползучие сорняки – в качестве органов вегетативного размножения эти сорняки имеют стеблевые побеги (усы, плети и т. д.) стелющиеся по земле и укореняющиеся в узлах. К ним относятся лютик ползучий, лапчатка гусиная, бурда плющевидная.

Луковичные и клубневые сорняки – клубневые сорняки образуют на корнях или подземных стеблях утолщения, которые после перезимовки дают начало новому растению. К ним относятся чистец болотный, сыть круглая. Луковичные сорняки размножаются семенами и луковичками, образующимися в нижней части стебля у основания материнской луковицы. При обработке луковички отделяются и переносятся на новые места. К луковичным относятся лук круглый, лук огородный.

Корневищные сорняки – органами вегетативного размножения у них служат подземные стебли – корневища. В нашей республике наиболее распространены пырей ползучий, хвощ полевой, тысячелистник обыкновенный.

Корнеотпрысковые сорняки – органами вегетативного размножения служит корневая поросль, появляющаяся из почек главного корня или всей корневой системы. Эта поросль дает начало новым растениям. Представители: осот полевой, бодяк полевой, вьюнок полевой, сурепка обыкновенная, щавель малый.

К паразитным относятся растения, утратившие способность к фотосинтезу, и питающиеся за счет растения хозяина. Они имеют редуцированные листья. Контакт с растением хозяином у них осуществляется специальными органами – присосками. В зависимости от места связи с растением – хозяином их делят на две биогруппы:

-корневые (повилика клеверная, льняная, полевая);

- стеблевые паразитные сорняки (заразиха подсолнечная, заразиха ветвистая, заразиха капустная).

Полупаразитные сорные растения обладают способностью к фотосинтеза и питаются за счет растения – хозяина. Из растения – хозяина они берут воду и растворенные в ней минеральные и частично органические вещества. К полупаразитным сорнякам относятся очанка короткая, зубчатка поздняя, погремок большой.

В группу сорняков внутреннего карантина включены амброзия полынолистная, трехраздельная и многолетняя, горчак ползучий, все виды повилик, подсолнечник сорный, паслен колючий, трехцветковый, ценхрусякорцевый.

К сорнякам внешнего карантина относят: аброзиюприморскую бузинник пазушный, паслен линейнолистный и калифорнийский, подсолнечник реснитчатый и шероховатый.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Почва, как мы уже знаем, это среда обитания множества живых организмов. Роль почвенных микроорганизмов трудно переоценить, так как они не только во многом определяют почвенные условия, но и играют важную роль в круговороте химических элементов на земле в целом. Одни микроорганизмы перерабатывают растительные остатки в гумус, другие способствуют минерализации гумуса и обеспечивают питание корней высших растений, третьи усваивают вещества из окружающей среды и вводят их в биологический круговорот.

Кроме микроорганизмов, в почве живут насекомые, черви, простейшие. Они оказывают механическое и химическое воздействие на почву, способствуют ее разрыхлению, оструктуриванию и лучшей аэрации. Корни высших растений - также одна из составляющих живой фазы почвы, они являются активными участниками процессов почвообразования.

Что такое аэрация

Почвенный воздух содержит в 10-100 раз больше углекислого газа, чем атмосферный воздух. Активная деятельность микроорганизмов увеличивает поглощение кислорода и выделение углекислого газа. Но для того чтобы осуществился газообмен с атмосферным воздухом, необходимо, чтобы газ мог свободно перемещаться из порового пространства почвы в атмосферу. Поэтому очень важна структура почвенного покрова, которая обеспечивает не только водо, но и воздухопроводимость почвы. С этой точки зрения важно также и состояние поверхности почвы. Если на поверхности образуется корка, то в ней наблюдается застой воздуха, нехватка кислорода. Такие же условия создаются при избытке влаги в почве или на ее поверхности.

При недостатке кислорода в составе почвенного воздуха, как и при нехватке доступного кислорода в почвенном растворе, наблюдаются процессы анаэробиоза. Хорошая аэрация почвы - залог нормального развития и крепкого здоровья ваших растений. При избытке влаги и недостатке кислорода в почве, помимо указанных процессов анаэробиоза, когда железо и марганец переходят в фитотоксичную форму, также активизируются патогенные грибы (в частности, те, что вызывают корневые гнили), происходит подавление жизнедеятельности полезных почвенных микроорганизмов и животных, угнетение растений.

Способы увеличения аэрации почвы

В случае, когда в почве нарушен нормальный газообмен или когда существует опасность переуплотнения, для сохранения здоровья растений необходимо провести несложные агротехнические мероприятия, направленные на улучшение аэрации почвы. Самое простое из них - это вспашка или перекопка верхнего слоя почвы.

Как правило, достаточно вспахать или вскопать почву на глубину 20 см. При закладке плодового сада проводят однократную вспашку на глубину 40-60 см. При образовании на поверхности почвы твердой корки, которая затрудняет поступление в почву влаги и воздуха, используют другие эффективные агротехнические приемы - рыхление и культивацию поверхностного слоя.

Для газонов используются такие приемы, как щелевание поверхности и аэрирование (прокалывание вилами). После проведения рыхления рекомендуется замульчировать поверхность почвы рыхлыми мульчирующими материалами (древесной щепой, дробленой корой, соломой, торфяной крошкой и проч). Мульчирование всегда оказывает положительный эффект на физические свойства почвы.

Важно не допускать переуплотнения почвы, избыточного полива и застоя влаги на поверхности (мульчирование может сгладить негативное воздействие переполива). Проход тяжелой техники по участку, особенно по влажной почве, всегда приводит к переуплотнению и нарушению аэрации почвы.

По возможности следует уменьшить число проходов техники или вообще отказаться от ее использования, особенно на участках со взрослыми деревьями. Если же этого не удается избежать, то, кроме перечисленных мер по улучшению аэрации почвы, следует применить также приемы глубокого (вертикального) мульчирования и аэрирования почвы на большую глубину с помощью пневмобуров.

Прием вертикального мульчирования состоит в том, чтобы пробурить определенное количество шурфов на глубину корнеобитаемого слоя и заполнить шурфы мульчирующим материалом. Глубина шурфов от 30 до 60 см, диаметр 6-10 см и более, расстояние между шурфами 20-50 см.

Размеры шурфов, расстояние между ними и состав мульчирующего материала зависят от конкретных целей. Для мульчирования могут быть использованы следующие материалы или их смеси: гравий, керамзит мелкой фракции, древесная мульча фракции 1 -2 см, торф, питательный рыхлый грунт и другие. Одновременно с проведением глубокого мульчирования можно обеспечить питание корней и стимуляцию корнеобразования путем добавления удобрений и стимуляторов в субстрат для мульчирования.

Также пневмобуром в почву могут быть поданы жидкие питательные растворы или удобрения в виде гранул. На переуплотненных почвах от проведения этой процедуры наблюдается мгновенный положительный эффект. Мы рассмотрели условия жизни растений, которые изначально имеются на участке. Они во многом определяют выбор растений для озеленения и их дальнейшую судьбу. Иными словами, мы получили представление о среде ландшафтной агрономии, которая является основой ландшафтного дизайна.

Любая почва состоит из трех фракций – твердой (сами минералы, образующие почвы и органическое вещество), жидкой – вода и растворенные в ней соли, и газообразной (почвенный воздух). От правильного соотношения этих трех фракций и зависит успех роста и развития корневой системы, активность ее работы, а значит и рост самого растения.
О важности первых двух хорошо известно каждому агроному, а вот роль и значение воздуха в почве стоит разобрать более детально.

Воздух в почве необходим в первую очередь, для жизнедеятельности самих корней растения, Объем корневой системы очень велик. Так, например один куст помидора за сезон образует несколько тысяч корешков, суммарная длина которых превышает 200 метров, а количество корней взрослой яблони исчисляется миллионами при суммарной длине в десятки километров. И все эти корешки не только всасывают воду и питательные вещества, но и дышат, а значит потребляют кислород.
По результатам проведенных исследований учеными-биологами было установлено, что корень взрослого растения томата при сухой массе в 2 г всего за час поглощает 15 мг кислорода. Это количество содержится 0,05 литрах воздуха. То есть одному растению каждые сутки нужен целый литр свежего воздуха!
И если оно этот воздух не получит – немедленно начнется отмирание корневых волосков, затем мелких обрастающих корней и далее – вплоть до гибели всего растения. Такую картину мы можем наблюдать на полях, где после сильных ливней стоят лужи – уже на третий день подтопления можно увидеть полную гибель культуры.

Но кислород требуется не только самим растениям, но и микроорганизмам, живущим в почве и играющим очень важную роль в обеспечении растения доступными элементами питания.
Например, широко известные клубеньковые бактерии (Rhizobium) являются аэробами, то есть способны жить и размножаться только при доступе кислорода. К аэробным организмам относятся и свободноживущие азотфиксирующие бактерии рода Azotobacter и множество других полезных представителей почвенной микрофлоры.

Формирование высоких гряд или гребней. Этот агроприем наиболее эффективен в регионах с обильными осадками, а также с периодами ливневых дождей, после которых почва длительное время перенасыщена водой, а значит воздуха в ней будет критически мало. Особенно остро это проявляется на тяжелых, глинистых почвах, и на солонцах, где водопроницамость очень низка, а значит лужи буду удерживаться очень долго.

Формирование высоких гряд и гребней в этом случае дает возможность собрать излишки воды в межгрядном пространстве, тогда как значительная часть корневой системы в самой гряде будет хорошо обеспечена воздухом, находясь выше уровня застоя воды.

С массовым распространением на наших полях систем капельного полива, появился еще один любопытный метод решения проблемы воздуха в почве – аэрация поливной воды.

Для этого используют как обычные инжекторы Venturi, так и системы принудительного нагнетания. Идея эта была позаимствована у тех, кто работает на гидропонике – там без дополнительных мероприятий по аэрации воды просто не обойтись. В ряде случаев экспериментально подтверждается эффективность такого агроприема, однако он таит в себе и немало опасностей и негативных побочных последствий.

Во-вторых , по мере движения по капельным трубкам давление падает с каждым метром, а значит и высвобождение воздуха будет также неравномерным, на дальних концах поливной трубки содержание его в воде будет гораздо ниже, чем в начале. А значит для таких систем вам придется сокращать длину поливных линий, следовательно увеличивать количество разводящих труб, что также заметно удорожит систему полива.

В третьих, поливная вода нередко содержит большое количество растворенных в ней соединений железа и кальция, которые при избытке воздуха переходят в нерастворимую форму и образуют осадки, откладывающиеся на стенках трубки и в самих капельницах. А это может резко сократить срок эксплуатации системы капельного полива.

Таким образом, можно заключить, что идея принудительно аэрации поливной воды, безупречно работающая в гидропонных теплицах, для открытого грунта далеко не всегда может быть оптимальной по агрономическим и экономическим резонам.
Однако если на поле сложилась ситуация критического дефицита воздуха в прикорневой зоне и иные варианты решения проблемы невозможны, такая технология вполне может стать очень эффективным методом оперативного исправления ситуации. Все перечисленные негативные ее стороны не проявятся за одну-две такие обработки, а польза от них может быть очень заметной, если выполнены они будут в самый критический момент (переуплотнение почвы при невозможности провести рыхление).
Но самым важным и самым действенным методом обеспечения хорошей аэрации почвы в течение всего периода вегетации растений было и остается соблюдение оптимального режима полива.Ничто так не вытесняет воздух из почвы, как лишние кубометры воды. Оптимальный режим орошения означает что мы должны не только точно рассчитать поливную норму, но и выбрать оптимальную частоту поливов. И в этом плане на сегодня наукой разработаны четкие и точные методы.

Методов существует несколько, но самый точный – это расчет по суммарному испарению. Сколько воды испарилось с гектара, столько вы должны и вернуть (с поправкой на вид вашего растения и фазу его развития).

Определять же это испарение лучше всего при помощи цифровой метеостанции. Еще недавно такое оборудование было дорогой диковинкой, но сейчас такие системы стоят очень дешево и позволяют даже маленькому фермеру устанавливать их на участке в несколько гектар.

Специально разработанное мобильное приложение каждое утро покажет и суммарное испарение с гектара и оптимальную поливную норму для каждой из культур.

Но, допустим мы знаем точное суточное испарение и определили точную суточную потребность растений в поливе, скажем 45 кубических метров на гектар. Но каким образом эти кубометры дать растениям?

Ежедневно проводить поливы по 45 кубов? Или раз в два дня по 90 кубометров? Ответы на эти вопросы искали долго и тщательно ученые ряда стран. И наибольших успехов в этих исследованиях добились ученые Израиля. И оказалось, что наибольший эффект дает максимальное дробление полива. Вплоть до включения системы капельного орошения 10-15 раз в день всего на несколько минут за каждую экспозицию. Именно при таких режимах полива достагается максимум урожайности.

И это объясняется как раз все той же оптимизацией аэерации почвы в прикорневой зоне. Идеальное состояние почвы - наименьшая влагоемкость (когда все капилляры заполнены влагой а все поры воздухом) при таком режиме поддерживается стабильно и капельный полив в полном смысле становится не системой полива, а системой стабильного поддержания оптимального баланса влаги и воздуха в почве.

Метод был успешно испытан на ряде культур в самых разных почвенно-климатических зонах и сегодня объемы продаж этих систем исчисляются десятками миллионов долларов ежегодно, при окупаемости их за один-два сезона.

Это наглядный пример того, как глубокое понимание физиологии растений приводит к нахождению блестящих агрономических решений, позволяющих добиваться не только роста урожайности, но и существенной экономии воды – одного из самых драгоценных на сегодня ресурсов.

Конечно, не каждый наш фермер на сегодня может позволить себе устанавливать у себя систему автоматического полива такого уровня, но большая часть из описанных тут мер по улучшению аэрации почвы доступна каждому.

И каждый из нас и может, и должен долгими зимними вечерами поглубже знакомиться с достижениями современной науки и практикой их применения, для того чтобы на своем поле успешно справляться с задачей обеспечения растений всем необходимым.

Читайте также: