Министерство образования, науки и молодёжной политики Республики Коми
ГПОУ «Коми республиканский агропромышленный техникум»
Специальность 35.02.06.Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
По дисциплине: «Основы агрономии»
Выполнил:
Студент1 курса заочного отделения
Цыпанов Андрей Васильевич
Шифр __________
Содержание
Введение…………………………………................................................ 3
Значение почвенной влаги в жизни растений, микроорганизмов и почвообразовании. ……………………………………………………...4
Источники воды в почве. Формы воды в почве……………………… 6
Водопроницаемость, водоподъемная и влагоудерживающая способность почвыВлагоемкость почвы, ее виды…………………………………. 8
Испарение воды из почвы……………………………………………… 13
Заключение………………………………………………………………15
Список использованных источников………………………………….. 16
Введение
До начала Х1Х века почву изучали крайне недостаточно и науки о нейне было. Только в конце Х1Х учение о почве стало четкой, ясно очертанной дисциплиной, имеющей свои методику, теорию, задачи и перспективы.
Почвоведение было впервые основано в нашей стране. Приоритет русской науки о почве признается во всех странах мира. Он обусловленследующими причинами:
a) огромными пространствами нашей страны с разнообразными природнымиусловиями почвообразования от полярных областей до субтропиков ивозможностями улучшения природных почв от тундровых докрасноземов включительно;
б) элементами диалективно-материалистической методологии, набазе которого стихийно развивалось русское почвоведение с первыхмоментов его формирования.
Выдающийся русский ученый В.В. Докучаев впервые дал следующее определение почвы: “Почвой следует называть ”дневные” или наружные,горизонты горных пород (все равно каких), естественно измененныесовместным воздействием воды, воздуха и различного рода организмов, живых и мертвых.”
Почва – элемент географического ландшафта. Первопричиной образования почв явились живые организмы (главным образом растения и микробы),поселяющиеся в разрушенной выветриванием горной породе.
Происхождение почвы и ее свойства неразрывно связаны с условиямиокружающей среды. Она отражает в своих свойствах исторический ход влияющих на нее природных условий, производительных сил и производственных отношений.
Почва таит в себе огромные резервы плодородия. Задача заключается вумелом использовании их, что возможно на основе углубленного познания процессов почвообразования и мелиоративного воздействия на почву. Плодородие любой почвы может быть повышено при правильном ее использовании. Современное почвоведение достигло такого уровня, при котором можно приступить не только к коренному улучшению почв, но и созданию новыхвариантов почв с максимально высоким плодородием.
1. Значение почвенной влаги в жизни растений, микроорганизмов и почвообразовании Вода в природе выполняет две функции: обеспечивает много физических и химических процессов; является мощной транспортной геохимической системой, которая способствует перемещению веществ в пространстве.
Вода в почве представляет собой жидкую фазу или почвенный раствор. Это один из важнейших факторов плодородия и урожайности растений. Вода поступает в почву в виде атмосферных осадков, грунтовых вод, при конденсации водяных паров из атмосферы, при орошении.
Роль воды в жизни почвы:
1) участвует в выветривании горных пород;
2) участвует в биохимических процессах. Недостаток влаги приводит к снижению и нередко к прекращению фотосинтеза. Для образования 1 весовой части органического вещества тратится от 200 до 1000 весовых частей воды. Расходы воды на образование 1 г сухого вещества за вегетационный период носит название коэффициента транспирации (КТ). Он различен у разных культур: у проса – 293; кукурузы – 368; пшеницы – 513; люцерны – 831; костреца – 1016. КТ на плодородных почвах гораздо ниже и зависит от климатических условий, географического размещения культур и агротехники. Он имеет большое практическое значение. Зная его можно рассчитать запасы воды на создание планируемого урожая. Растения должны получать воду непрерывно, т. к. прекращение ее приводит к завяданию и гибели.
3) вода способствует перемещению органических и минеральных соединений по профилю, формируя почвенный профиль;
4) вода является терморегулирующим фактором, который определяет расход тепла и поступление элементов питания;
5) с водой связаны водно-физические и физико-механические свойства почв.
По мнению Высоцкого вода является кровью для растений, так как все процессы жизнедеятельности происходят с ее участием. Все питательные вещества усваиваются только в растворах. С водой в растение из почвы поступают питательные вещества, испарение воды листьями обеспечивает нормальные температурные условия жизнедеятельности растений.Почвообразование и формирование почвенного плодородия происходят только при обеспечении почвы водой. Без нее невозможно развитие почвенной фауны и микрофлоры.Многие сельскохозяйственные растения нуждаются в большом количестве влаги, поэтому их надо регулярно поливать. Поэтому, вода в почве является одним из основных факторовпочвообразования иодним из главнейших условий плодородия. В мелиоративном отношении особенноважное значение вода приобретает, как физическая система, находящаяся всложных взаимоотношениях с твердой и газообразной фазой почвы и растением. Недостаток воды в почве губительно отражается на урожае. Лишь принеобходимом для нормального роста и развития растений содержании жидкойводы и элементов питания в почве при благоприятных воздушных и термическихусловиях можно получить высокий урожай.
В изучение закономерностей взаимосвязей между водой, почвой и растением большой вклад внесли А.А. Измаильский, Г.Н. Высоцкий, П.С. Коссович. Основы учения о водных свойствах почв и водных режимах изложены в трудах А.Ф. Лебедева, С.И Долгова, А.Н. Роде, Н.А. Качинского и др.
2. Источники воды в почве. Формы воды в почве Всякая почва состоит из твердой, жидкой и газообразной частей. Жидкая часть представлена водой (почвенным раствором) и присутствует благодаря наличию в почве пористости. Вода при этом не механически присутствует в почве, а находится с ней в тесном взаимоотношении. В почве влага активно взаимодействует с твердой фазой (частью) почвы. Передвижение влаги, ее доступность растениям зависят от состава и свойств почвы.Первый и главный источник воды в почве — осадки, в жидком или в твердом виде поступающие на поверхность почвы. Количество воды, просачивающейся в почву, а также задерживающейся в ней, зависит от гранулометрического состава почвы, ее оструктуренности и гумусированности. Чем легче почва, тем больше просачивается в нее воды; чем она структурнее, богаче гумусом и тяжелее по гранулометрическому составу, тем больше воды удерживается ею. Большое влияние на поступление воды в почву оказывают также рельеф местности и характер растительности.В естественных условиях почва обладает различной степенью влажности. Понятие «влажность» характеризует содержание воды в почве, выраженное в процентах от массы сухой почвы (весовая влажность) или от объема почвы (объемная влажность).Вода в почве неоднородна, различные ее порции имеют различные физические свойства. Они обусловлены характером взаимного расположения и взаимодействия молекул воды между собой с другими фазами почвы - твердой, жидкой, газовой, живой. Порции грунтовой воды, которые имеют одинаковые свойства называются формы грунтовой воды.В зависимости от подвижности и доступности растениям различают несколько форм воды в почве: 1) гравитационную; 2) капиллярную; 3) сорбированную; 4) парообразную; 5) грунтовую; 6) твердую; 7) химически связанную и кристаллизационную.Непосредственно для питания растений имеет значение только гравитационная и капиллярная вода, а остальные формы почвенной влаги, кроме небольшой части пленочной, растениям недоступны. Гравитационная вода заполняет капиллярные поры между структурными — отдельностями, по которым она передвигается под влиянием силы тяжести (отсюда и ее название). Капиллярная вода заполняет капиллярные поры, главным образом, внутри структурных отдельностей. Она может передвигаться в почве во всех направлениях. Сорбированная вода удерживается на поверхности почвенных частиц сорбционными силами, то есть молекулы воды притягиваются к твердым частицам почвы и прочно удерживаются ими. Эту форму воды подразделяют на два вида: пленочную и гигроскопическую. Пленочная вода окружает твердые частицы почвы в виде пленки, притягиваясь к ним под действием поверхностной энергии. Она передвигается только под влиянием молекулярных сил в разных направлениях, но всегда от более толстых пленок к тонким.Пленочная вода определяет смачивание почвы, но растениям почти недоступна, так как притягивается к поверхности частиц твердой фазы почвы с силой в несколько тысяч атмосфер (от 6 до 10 тыс.).Гигроскопическая влага представляет собой молекулы водяного пара, удерживаемые поверхностным притяжением почвенных частиц подобно тому, как удерживается пленочная вода. Поэтому гигроскопическая влага не принимает участия в газовом давлении окружающей среды и не способна передвигаться. Для растений она недоступна, полностью удаляется при высушивании почвы в течение нескольких часов при температуре 100—105 °С.Свободная парообразная влага входит в состав почвенного воздуха в виде отдельных молекул водяного пара и поэтому принимает участие в газовом давлении и передвигается из мест с большей упругостью пара в места с меньшей упругостью. Она недоступна для растений, но при переходе в капельно-жидкую может усваиваться ими. Грунтовая вода — это влага водоносного слоя почвы, лежащего ниже почвенной толщи, удерживаемая слоем водоупора. Использование грунтовой воды растениями возможно, но при близком залегании и поднятии до корнеобитаемого слоя. Твердая вода (лед) — переход влаги из жидкого состояния в твердое происходит у свободных форм влаги при температуре ниже 0 °С.Химически связанная и кристаллизационная вода входит в состав молекул минералов в виде ионов. Кристаллизационная вода находится в составе кристаллических веществ в виде молекул. Растениям эти формы воды недоступны.
Водопроницаемость, водоподъемная и влагоудерживающая способность почвы
Различные почвы обладают разными водными свойствами: одни из них хорошо впитывают и хорошо удерживают воду, другие быстро впитывают, но неспособны длительно удерживать, третьи — и плохо впитывают, и скоро теряют.
Таким образом, «судьба» и значение одного и того же количества воды, попавшей в разные почвы, в каждом конкретном случае будут различными. Совокупность признаков, характеризующих отношение почвы к воде, составляет понятие водные свойства почвы.
Главнейшими из водных свойств почвы являются следующие: водопроницаемость, водоподъемная способность, или капиллярность, влагоемкость и испаряющая способность почвы.
Водопроницаемостью почвы называется способность почвы проводить воду из верхних ее горизонтов в нижние.
Процесс поступления в почву свободной воды складывается из трех явлений: 1) впитывания воды почвой, 2) промачивания почвы и 3) фильтрации.
Впитывание воды в почву осуществляется сорбционными и капиллярными силами, промачивание — капиллярными, фильтрация — гравитационными силами.
Водопроницаемость почвы определяется или временем, за которое вода проходит через определенный слой почвы, или количеством воды, просачивающейся через данный слой почвы в единицу времени.
В зависимости от скорости впитывания различают почвы хорошо водопроницаемые — при скорости впитывания 150 мм за первый час, средне водопроницаемые — при скорости впитывания 50—150 мм за первый час и слабо водопроницаемые — при скорости впитывания меньше 50 мм за первый час (С. В. Астапов).
Водопроницаемость зависит от механического состава почвы, наличия перегнойных веществ и структурности.
Чем тяжелее по механическому составу почва, чем больше содержится в ней глинистых частичек и чем мельче, следовательно, ее поры, тем слабее водопроницаемость и наоборот. Наилучшей фильтрующей способностью обладают песчаные почвы, наихудшей — глинистые. В глинистых почвах, отличающихся весьма мелкой пористостью, просачивание воды настолько затруднено, что скорость фильтрации иногда сводится к нулю, так как почва практически не проницаема для воды.
Большое влияние на скорость фильтрации оказывает структурность почвы: водопроницаемость почв структурных лучше, чем бесструктурных.
Существенную роль в этом отношении играет наличие перегноя в почве, причем значение его неодинаково в почвах с различным механическим составом. Так, например, в почвах песчаных, отличающихся хорошей фильтрующей способностью, внесение органических веществ уменьшает водопроницаемость. Это объясняется, во-первых, тем, что перегной обладает хорошей влагоемкостью, а во-вторых, тем, что он способен склеивать почвенные частички и заполнять собой промежутки между ними.
Наоборот, в почвах тяжелых, глинистых, характеризующихся плохой фильтрационной способностью или даже полной водонепроницаемостью, наличие перегноя повышает водопроницаемость благодаря агрегированию почвенных частиц.
Наконец, большое влияние на водопроницаемость имеет степень уплотненности почвы; чем рыхлее почва, тем лучше она пропускает воду, и, наоборот, по мере уплотнения почвы ее водопроницаемость ухудшается.
Водоподъемной способностью, или капиллярностью, называется способность почв медленно втягивать в себя воду по капиллярным промежуткам под действием менисковых сил, т. е. сил сцепления воды с почвенными частицами.
Это свойство почв имеет большое значение для обеспечения растений водой из нижних слоев почвы.
Высота капиллярного поднятия и скорость поднятия воды в капиллярных порах зависят от их ширины: чем меньше диаметр, тем выше поднятие, и, наоборот, чем крупнее диаметр, тем ниже поднятие, хотя в последнем случае оно происходит с большей скоростью.
Однако уменьшение величины механических элементов, а следовательно, и уменьшение диаметра промежутков между ними влияют на высоту поднятия капиллярной влаги только до известного предела. При наличии в почве весьма мелких пор капиллярное поднятие может и совсем прекратиться. Это объясняется тем, что уменьшение размера капилляров увеличивает трение между водой и стенками промежутков, которое и служит причиной замедления капиллярного движения в глинистых почвах.
Помимо механического состава, существенное влияние на водоподъемность почвы оказывает и ее структурный состав: почва с разрушенной, распыленной структурой обладает лучшей капиллярной способностью, чем почва структурная.
Некоторое влияние на капиллярное движение воды в почве оказывают температура и влажность почвы; повышение температуры ускоряет продвижение воды по капиллярам, но предельная высота поднятия влаги при этом снижается.
В увлажненной почве капиллярное поднятие воды облегчается, в иссушенной —затрудняется, в сильно иссушенной почве может совсем прекратиться.
Этим объясняется, например, тот общеизвестный факт, что даже большой дождь, выпавший на иссушенную зноем землю, вначале медленно просачивается в почву.
Большое значение в этом отношении имеет уплотненность почвы: чем больше уплотнена почва, тем сильнее в ней проявляются капиллярные свойства, тем выше может подниматься в ней влага. Способность почвы вмещать и удерживать в себе то или иное количество воды называется водоудерживающей способностью, а количество воды, которое почва способна удержать в себе, именуется влагоемкостью.
Различают следующие виды влагоемкости: максимальную гигроскопическую, капиллярную, полную и полевую.
Максимальная гигроскопическая влагоемкость представляет собой то наибольшее количество влаги, которое сухая почва может поглотить из воздуха, почти полностью насыщенного парами (с относительной влажностью 94%).Максимальная гигроскопическая влагоемкость соответствует максимальному насыщению почвы гигроскопической водой.
Капиллярная влагоемкость почвы представляет собой наибольшее количество влаги, насыщающей капилляры при близком залегании зеркала грунтовых вод, т. е. в условиях подпертой капиллярной воды.
Полная влагоемкость почвы, или наибольшая влагоемкость — то наибольшее количество влаги, которое может содержаться в почве или грунте при полном насыщении всех пор водой. Эта степень увлажнения соответствует состоянию полного насыщения почвы водой в условиях затрудненного или полного отсутствия оттока. Полная влагоемкость характеризует максимальную водовместимость почвы.
Полевая влагоемкость — максимальное количество воды, которое почва в естественном залегании в полевых условиях способна удержать после стекания гравитационной влаги при промачивании сверху и устранении испарения, когда грунтовая вода стоит глубоко.
Величина влагоемкости любой почвы зависит главным образом от механического ее состава и количества перегнойных веществ. Влагоемкость почв глинистых и суглинистых выше, чем почв супесчаных и песчаных; при одном и том же механическом составе более богатые перегноем почвы обладают и большей влагоемкостью.
Всякая почва в зависимости от свойств и особенностей может удержать в своем профиле строго определенное количество воды.
Влажность устойчивого завядания растений. Нормальное развитие растений может идти при определенной степени влажности почвы. При низкой влажности растения увядают и рост их прекращается.
Опытами установлено, что устойчивое завядание растений происходит при количестве воды в почве, равном приблизительно 1,5 максимальной гигроскопичности. То количество воды в почве, при котором начинается устойчивое завядание растений вследствие недостатка ее в усвояемой форме, носит название коэффициента увядания. Очень часто это количество воды в почве называют влажностью завядания, критической влажностью, или мертвым запасом, имея в виду, что эта вода не может быть использована растениями.
Коэффициент увядания не является постоянной и неизменной величиной. Помимо природы почв, он в значительной степени зависит от состояния влажности воздуха, природы и фазы развития растений и поэтому подвержен значительным колебаниям.
Установлено, что чем выше осмотическое давление в клеточном соке растений, тем ниже для них будет коэффициетзавядания.
Оптимальной влажностью для большинства культурных растений условно принято считать влажность, приблизительно равную 50% полной влагоемкости данной почвы. А так как влагоемкость различных почв неодинакова, то и абсолютное количество воды, необходимое для создания оптимальной влажности той или иной почвы, в каждом конкретном случае будет различным. Для оптимального увлажнения, например, суглинистых почв потребуется значительно больше воды, чем для почв песчаных, обладающих малой влагоемкостью.
Кроме того, и сами растения по-разному относятся к влажности почвы: одни из них могут лучше развиваться при более высокой влажности, другие—при более низкой.
Для большинства зерновых культур оптимальной является влажность, равная 30—50% полной влагоемкости почвы, для зерновых, бобовых 50—60, для технических растений и корнеплодов 60—70, для луговых трав 80—90%.
Испаряющая способность почвы. Значительная часть воды, тем или иным путем попавшей в почву, теряется через испарение.
На величину испарения влияют как внутренние свойства почвы, так и некоторые внешние условия.
На скорость испарения воды влияет прежде всего механический и структурный состав почвы. Почвы связные, обладающие хорошей капиллярностью, испаряют воды больше, чем почвы крупноземистые, например песчаные.
Почвы структурные в значительно меньшей степени теряют влагу, чем бесструктурные: наличие некапиллярных промежутков между отдельными комочками ослабляет водоподъемную способность в них. Наоборот, почвам бесструктурным, в которых капиллярные поры преобладают над некапиллярными, в силу чего создается хорошая подача влаги снизу вверх, свойственна большая потеря воды через испарение. Кроме того, почвы бесструктурные способны при выпадении атмосферных осадков заплывать, образовывая на поверхности корку. Почвенная корка, обладающая тонкопористым строением, еще больше усиливает испарение.
Большое влияние на величину потери воды через испарение оказывает степень уплотненности почвы: чем сильнее уплотнена почва, тем быстрее она испаряет, и, наоборот, чем рыхлее почва, тем меньше потеря влаги.
Значительное влияние на испарение влаги почвой оказывают ветер, температура и степень влажности воздуха: чем суше воздух и выше температура, тем сильнее испарение. Увеличение влажности воздуха и отсутствие ветра уменьшают потерю влаги почвой. Этим объясняется тот факт, например, что в лесу, где почвенный покров защищен от ветров и где воздух более насыщен парами, испарение влаги верхними слоями почвы значительно ниже, чем на открытой местности.
На величину испарения влияет также положение, или экспозиция, данного участка: с южных склонов влага сильнее испаряется, чем с северных.
Расход воды из почвы через испарение в известной мере зависит и от формы поверхности. Так, при волнистом или бугристом рельефе испарение будет сильнее, чем при равнинном. Большое влияние на уменьшение испарения оказывает наличие на поверхности почвы различного рода мертвого и живого покрова — опавшей листвы в лесу, травы в степи и т. д. На этом основывается так называемое мульчирование в земледелии, сущность которого заключается в том, что междурядья той или иной культуры покрывают мульчей (торфяным порошком, опилками и др.), т. е. материалом, задерживающим испарение влаги из почвы.
Очень много почвенной влаги испаряется с поверхности сорных растений. Поэтому систематическое очищение полей от сорняков является важным мероприятием в деле сбережения влаги в почве и получения высокого урожая.