Кауричев И.С., Гречин И.П. (ред.) Почвоведение

Подождите немного. Документ загружается.

ТАБЛИЦА 77

Влияние температуры почвы на скорость роста корней пшеницы (по X. Бурстрёму)

Показатель роста

Температура почвы, в °С

Прирост, в мм

Увеличение сырого веса, в мг

Число клеток, образовавшихся вдоль корневого

стержня

11,8

23,1

120

23,7

121

173

32,3

140

257

1,0

1,9

Отдельные сельскохозяйственные культуры по-разному реагируют

на температурный режим почвы. Так, наибольшая масса клубней кар-

тофеля образуется при температуре, не превышающей 15—18°, тогда

как для развития мощной корневой системы у хлопчатника отпималь-

ная температура почвы 28—30°.

Между температурными условиями почвы и произрастающими на

ней растениями обнаруживается не только прямая, но и обратная

связь: растительный покров оказывает существенное влияние на дина-

мику температуры в почве. Растения и пожнивные остатки уменьшают

ТАБЛИЦА 78

Температура почвы (в

С) на глубине 3 см под разными сельскохозяйственными

культурами в 13 час. дня (г. Нальчик) (По А. М. Шульгину, 1957)

2/VII

5/VII

9/VII

пар

Культуры

озимая пшеница

кукуруза

28,5

26,5

22,0

просо

32,5

33,5

24,0

--А-

^ JZ^ C--

24 2 4 в в 1012 К

16 Ю

202224-

Часы суток

Рис.

27 Колебания температуры

почвы на разных глубинах в тече-

ние суток (13 августа) (по Хо-

мену):

—

на поверхности почвы: 2 —на глу-

бине 2 см; 3

—

на глубине 10 см; 4

—

на

глубине 40 см.

суточные и сезонные колебания темпера-

тур в верхнем слое почвы (табл. 78).

Тепловой режим почв зависит от

рельефа местности. Экспозиция склонов

и их крутизна определяют разницу в ко-

личестве тепла, получаемого от солнеч-

ной радиации. Почвы на южных, юго-

западных и юго-восточных склонах про-

греваются лучше, чем на северных, севе-

ро-западных и северо-восточных склонах

и выровненных пространствах.

На большей части территории СССР

температура почвы зимой опускается ни-

же нуля. Замерзание почв в зимний пе-

риод называют сезонной мерзлотой. Тем-

пературный режим почвы в зимний пе-

риод играет важную роль в сельскохо-

зяйственном производстве (развитие ози-

мых культур, продолжительность веге-

тационного периода).

Огромное влияние на температурный

режим оказывает снеговой покров. Снег

препятствует глубокому промерзанию

почвы, уменьшает потерю тепла из нее

вследствие излучения. Почвы, покрытые

растительностью (озимыми, травами),

180

промерзают меньше, чем вспаханные под зиму. Деревянистая раститель-

ность также оказывает влияние на сроки и глубину промерзания и оттаи-

вания почв. Зимой под лесными посадками температура всегда выше,

чем на открытой местности.

В лесу почва промерзает на меньшую глубину, по сравнению с от-

крытой местностью.

На глубину промерзания почвы оказывает влияние рельеф: почва

на ровных местах промерзает меньше, чем на возвышенностях.

В зависимости от степени увлажнения почва замерзает при раз-

личных температурах, так как различные формы влаги переходят

в твердое состояние при разных температурах. Прочно связанная вла-

га почвы замерзает при более низкой температуре, чем рыхлосвязанная.

Более диспергированная почва замерзает медленнее, чем крупно-

зернистая (влажный песок замерзает быстрее глины). В северных

и северо-восточных районах страны, кроме сезонной, проявляется мно-

голетняя, или «вечная» мерзлота.

В СССР насчитывается около 10 млн. кв. км почв с «вечной» мерз-

лотой (то есть имеющих горизонты с постоянной отрицательной тем-

пературой). Постоянно мерзлотные слои располагаются на глубине

20—30 см и ниже. Многолетняя мерзлота обычно имеет реликтовый

характер, что иногда является следствием неблагоприятного теплового

режима, связанного с глубоким зимним промерзанием почвы из-за не-

значительного снежного покрова. При летнем оттаивании почв над сло-

ем многолетней мерзлоты находится так называемый деятельный слой,

в котором после наступления биологической спелости создаются усло-

вия для развития корней растений. Мощность деятельного слоя опре-

деляется свойствами почв, рельефом и гидротермическими условиями

местности.

Тепловой баланс почвы является количественной характеристикой

теплового режима. По А. Ф. Чудновскому (1959), тепловой баланс скла-

дывается из следующих величин: Тб, Тк, Тт, Тп,

где Тб — радиационный баланс, то есть алгебраическая сумма посту-

пающей к поверхности почвы и оттекающей из нее солнеч-

ной энергии.

Радиационный баланс состоит в приходной части из прямой, рас-

сеянной и длинноволновой радиации, а в расходной — из отраженной

и излученной радиации;

Тк

—

турбулентный поток тепла, связанный с механизмом теплооб-

мена между поверхностью почвы и воздухом;

Тт — тепло, затрачиваемое на транспирацию влаги и ее испарение;

Тп

—

теплообмен между слоями почвы, или тепловой поток с одних

глубин почвы к другим.

Различные слои почвы в любой момент имеют некоторую разницу

в температуре. Поэтому в почве идет процесс распространения тепла

по всему профилю

—

теплообмен. Тепловой поток может быть направ-

лен либо от поверхности в глубь почвы (летом, днем), либо из глуби-

ны к поверхности (зимой, ночью).

Уравнение теплового баланса почвы, согласно закону сохранения

энергии, представляет алгебраическое равенство величин различных

потоков:

Тв + Т

'+ТУ+Тп = 0.

Кроме постоянных статей теплового баланса, на температуру поч-

вы может оказывать влияние температура осадков, а также тепло за-

мерзания и оттаивания воды.

Отраженная радиация, играющая заметную роль в тепловом ба-

лансе почв, на паровом поле примерно в 2 раза меньше, чем на участ-

ках, занятых сельскохозяйственными культурами.

181

Большой удельный вес в тепловом балансе принадлежит теплу,

расходуемому на суммарное испарение. По данным С. Л. Левина, в Ле-

нинградской области расход тепла на транспирацию ранней капустой

за вегетационный период 1959—1960 гг. составлял 70—80% величины

радиационного баланса.

Приемы регулирования теплового режима почв. Знание теплового

баланса и его элементов, теплового потока в почву и тепловых свойств

позволяет использовать различные агрономические мероприятия, суще-

ственно влияющие на тепловой режим почв.

Согласно подсчетам С. А. Сапожниковой (1948), средний расход

тепла на испарение с поля яровой пшеницы составляет на юго-востоке

европейской части СССР около 100 кал/см

, в центральной полосе око-

ло 150 кал/см

, а на северо-западе около 200 кал/см

. В результате этого

почвы разных районов нагреваются неодинаково: к северу от 60° с. ш.

приходится менее 50 кал/см

, в центральных областях 100—150 кал/см

а на юго-востоке более 200 кал/см

По характеру воздействия все приемы активного влияния на теп-

ловой режим почв делятся на агротехнические, агромелиоративные

и агрометеорологические. К первой группе относятся различные спосо-

бы обработки почвы: прикатывание, гребневание, оставление стерни,

мульчирование; ко второй

—

орошение, осушение, лесные полосы, меры

борьбы с засухой; к третьей

—

приемы, снижающие излучение тепла из

почвы, меры борьбы с заморозками и др.

Воздействие мелиоративных приемов на тепловой режим наиболее

устойчивое и радикальное. Лесные полосы оказывают комплексное воз-

действие на водный и тепловой режимы почв. Они препятствуют стоку

воды с территории, способствуют накоплению снега и тем самым ока-

зывают непосредственное влияние на температуру почвы в зимний пе-

риод. Лесные полосы изменяют микроклимат местности и, в частности,

уменьшают скорость ветра в межполосном пространстве по сравнению

с открытой местностью на 20—40%. Тем самым уменьшается верти-

кальный обмен приземного слоя воздуха с атмосферой, что способству-

ет понижению температуры воздуха в межполосном пространстве днем

и повышению ночью.

Орошение оказывает существенное влияние на тепловой режим

почв.

Отраженная радиация уменьшается на орошаемых участках до

20%

по сравнению с неорошаемой частью поля. После полива также

уменьшается излученная радиация, в результате чего увеличивается

приход тепловой энергии к почве. С орошением связано изменение в теп-

ловой аккумуляции почвы. Коэффициент теплопроводности неорошаемой

почвы значительно меньше, чем орошаемой. Это вызывает неравномер-

ный прогрев и приводит к значительным суточным колебаниям темпе-

ратуры в верхних слоях. При орошении увеличивается теплопровод-

ность, что способствует более равномерному прогреву почвы

и уменьшению температурных колебаний. Тепловой приток из воздуха

к поверхности почвы значительно выше на орошаемых участках, где

наблюдается большее испарение. В целом на орошаемом поле создается

более благоприятный микроклимат. На тепловой режим почв ока-

зывает существенное влияние осушение ~ нения в тепловой акку-

муляции).

К группе мелиоративных приемов можно также отнести регулиро-

вание теплового режима почв путем изменения микрорельефа поля. На

выровненных участках уменьшаются прогреваемость почвы и аэрация

посевом, снижаются аккумуляция рассеянной радиации и конвективный

теплообмен воздуха с почвой.

Применение больших доз органических удобрений также оказывает

воздействие на тепловой режим, так как способствует повышению тем-

пературы почвы.

182

Агротехнические приемы регулирования теплового режима почв

—

наиболее доступные способы активного воздействия на их тепловой ба-

ланс.

Создание гребнистой поверхности способствует лучшему прогре-

ванию почвы, обеспечивает большую аккумуляцию рассеянной радиа-

ции, улучшает конвективный тепловой обмен воздуха с почвой и тем

самым создает условия для морозостойкости растений во время радиа-

ционных заморозков.

Температура почвы на гребнистой поверхности более высокая. Это

особенно важно для северных областей. Здесь в течение летнего дня

температуры на гребне выше на 3—5°, чем в почве на ровных участках.

Глубина основной обработки существенно влияет на тепловой ре-

жим почвы. Благодаря пахоте создается резкая неоднородность почвы

по глубине

—

изменяются плотность и влажность, пористость и пори-

стость аэрации. Изменение основных физических показателей оказыва-

ет влияние на изменение теплопроводности и теплоемкости. Темпера-

тура поверхности почвы зависит от соотношения между отдельными

статьями теплового баланса. Так как величина испарения в весенний

период не зависит от влажности, а теплоотдача воздуха и радиацион-

ный баланс зависят от изменения температуры поверхности почвы, вы-

является прямая зависимость теплового баланса от теплового потока

в почву, который определяется тепловыми свойствами и температурой

почвы на ее поверхности. Разница в температуре нагрева почвы с раз-

личной мощностью пахотного горизонта будет пропорциональной глу-

бине вспашки.

Широко распространенный агротехнический прием — прикатыва-

ние почвы оказывает существенное влияние на тепловой режим. Прика-

тыванием верхнего слоя можно вызвать повышение среднесуточной тем-

пературы на

3—5°

в 10-сантиметровом слое, залегающем ниже уплот-

ненной прослойки. Это объясняется более высокой теплопроводностью

уплотненного слоя.

Температуру почвы можно существенно изменить мульчированием

(покрытие поверхности почвы различным материалом). Физический

смысл такого приема заключается в изменении двух элементов радиа-

ционного баланса — отражательной и излучательной способности почв,

то есть альбедо и константы излучения поверхности почвы. Черная

мульча уменьшает альбедо почвы на 10—15%, что приводит к сниже-

нию отражательной способности и к нагреванию почвы. При этом изме-

няются и другие компоненты теплового баланса (испарение, теплоак-

кумуляция и др.). В отличие от черной мульчи белое покрытие может

служить средством снижения избыточного нагревания почвы. В настоя-

щее время в качестве мульчирующего средства широко применяются

различные прозрачные пленки из полимеров и пластмасс. Такие плен-

ки хорошо пропускают видимую часть солнечного спектра, а также ин-

фракрасную радиацию. Под пленкой расход тепла идет весьма медлен-

но,

что в итоге приводит к более интенсивному нагреванию' почвы

(табл.79). .

ТАБЛИЦА 79

Температура дерново-подзолистой почвы при мульчировании ее некоторыми

материалами (по Г. Г. Семикиной; Ленинград, апрель — май, 1962)

Контроль, без пленки

Черная полиэтиленовая пленка

Прозрачная полиэтиленовая пленка

Полиамидная пленка

На глубине 5 см

7 час.

4,0

6,5

10,2

10,8

13 час.

16,4

18,2

25,0

27,7

19 час.

15,4

15,9

24,2

26,2

На глубине 10 см

7 час.

4,6

8,5

9,0

10,8

13 час. | 19 час.

16,2

18,0

20,3

23,5

15,9

19,0

23,5

24,5

183

Простейшим приемом воздействия на температурный режим почвы

является снегозадержание (с помощью оставления стерни, нарезки

снежных валов и другими способами). Накопление ровного и достаточ-

но мощного слоя снега приводит к уменьшению глубины промерзания

почвы, к повышению ее температуры зимой и к более раннему оттаива-

нию весной.

К числу агротехнических приемов, направленных на создание бла-

гоприятных термических условий сельскохозяйственным растениям,

относится аэрационный способ посадки картофеля, широко распростра-

ненный в Мурманской области и других северных областях. Он заклю-

чается в разреженной посадке картофеля 80—90X40 см, что обеспечи-

вает лучший теплообмен между охлаждающимися листьями и более

теплым воздухом.

Распространенным агрометеорологическим приемом является со-

здание дымовых завес, снижающих излучение тепла из почвы и предо-

храняющих растения от заморозков.

В южных районах эффективны приемы, направленные на уменьше-

ние притока тепла к почве. Притенение поверхности почвы, достигаемое

расстановкой щитов, покрытием соломой и другими материалами,

уменьшает приток тепла и защищает слабые всходы от палящего дей-

ствия солнечных лучей.

ГЛАВА XIII

ПОЧВЕННЫЙ РАСТВОР

И ОКИСЛИТЕЛЬНО-

ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ

ПРОЦЕССЫ В ПОЧВЕ

Влага атмосферных осадков, поступающая в почву, всегда

содержит некоторое количество растворенных веществ: газов атмо-

сферного воздуха (0

, С0

, N

, NH

и др.), а также соединений, на-

ходящихся в воздухе в виде пыли (соли и т.п.).

В почве влага активно взаимодействует с твердой фазой, переводя

в раствор отдельные компоненты. Следовательно, влага в почве пред-

ставляет собой почвенный раствор.

Почвенный раствор имеет огромное значение в генезисе почв и их

плодородии. Он принимает активное участие в процессах преобразова-

ния (разрушение и синтез) минеральных и органических соединений;

в составе почвенного раствора происходит перемещение по профилю

почв разнообразных продуктов почвообразования. Исключительно ве-

лика роль почвенного раствора в питании растений. Поэтому чрезвы-

чайно важно знать состав, свойства (реакция, буферность, осмотическое

давление) и динамику почвенного раствора.

МЕТОДЫ ВЫДЕЛЕНИЯ ПОЧВЕННОГО РАСТВОРА

О составе и свойствах почвенного раствора наиболее полно можно

судить на основании непосредственного изучения почвенного раствора,

выделенного из почвы.

Для выделения почвенного раствора используют: а) метод отпрес-

совывания, то есть выжимание раствора под давлением на специаль-

ных прессах; б) метод центрифугирования и в) метод замещения (вы-

теснения) другой жидкостью.

Количество выделяющегося почвенного раствора зависит от водо*

удерживающих свойств почвы и степени ее увлажнения.

Получение почвенных растворов центрифугированием возможно

лишь в почвах с влажностью, близкой к полной влагоемкости.

Выделение почвенного раствора путем его замещения другой жид-

костью заключается в том, что через колонку, заполненную исследуе-

мой почвой с естественной влажностью, сверху просачивается вытесняю-

щая жидкость. Наиболее удобен для этой цели этиловый спирт. Вытес-

няющийся почвенный раствор собирается в приемник. Для улучшения

фильтрационных свойств исследуемых почв тяжелые почвы рекоменду-

ется смешивать с хорошо отмытым кварцевым песком.

При использовании указанных методов после выделения раствора

в почве остается еще некоторое количество остаточной влаги.

Преимуществом указанных'методов является возможность получе-

ния растворов при влажности, характерной для почв в вегетационный

период, поэтому практически динамику почвенного раствора можно

185

изучить лишь этими методами. Недостатком их является некоторое

нарушение карбонатного равновесия и ОВ-состояния раствора при его

отделении от почвы.

Для изучения состава жидкой фазы почвы в почвоведении давно

используют лизиметрический метод. Этот метод основан на изучении

просачивающихся через определенную толщу почвы дождевых или та-

лых вод, которые собирают в специальный приемник. Существует не-

сколько вариантов лизиметров: лизиметры-контейнеры с насыпной поч-

вой лизиметры-монолиты, лизиметры-воронки и др.

Общим недостатком всех лизиметрических установок является воз-

можность получения растворов лишь в периоды сильного переувлажне-

ния почв. Кроме того, в лизиметрических установках, особенно типа

подставных воронок, нарушается в определенной мере естественный ход

фильтрации, что не позволяет получать строго количественной харак-

теристики выноса тех или иных компонентов почвы.

Поэтому при изучении динамики состава почвенных растворов же-

лательно сочетание лизиметрического метода с другими методами выде-

ления почвенных растворов (отпрессовывание и др.). Косвенное суж-

дение о некоторых свойствах почвенного раствора можно получить на

основании анализа водных вытяжек. Однако водная вытяжка значи-

тельно отличается от почвенного раствора и не может дать полного

представляния о его составе и свойствах.

Концентрацию ионов водорода (рН) и натрия в почвенном растворе,

его электропроводность и величину окислительно-восстановительного

потенциала можно определить без предварительного выделения раство-

ра, то есть непосредственно в почве.

Важнейшими показателями характеристики почвенного раствора

являются состав, концентрация, величина рН, осмотическое давление и

окислительно-восстановительное состояние.

СОСТАВ И КОНЦЕНТРАЦИЯ ПОЧВЕННОГО РАСТВОРА

Почвенный раствор находится в постоянном и тесном взаимодей-

ствии с твердой и газовой фазами почвы и корнями растений, и поэтому

состав и концентрация его являются результатом биологических, физи-

ко-химических, химических и физических процессов, лежащих в основе

этого взаимодействия.

Темп и направление указанных процессов подвержены значительной

сезонной изменчивости, поэтому и состав почвенного раствора чрезвы-

чайно динамичен.

Концентрация почвенного раствора невелика и обычно не превы-

шает нескольких граммов вещества на литр раствора. Исключение со-

ставляют засоленные почвы, в которых содержание растворенных ве-

ществ может достигать десятков и даже сотен граммов на литр.

В почвенном растворе содержатся минеральные, органические и

органо-минеральные вещества, представленные как молекулярно, так и

коллоиднорастворимыми соединениями. Кроме того, в почвенном рас-

творе присутствуют растворенные газы: СОг, 0

и др.

Из минеральных соединений в составе почвенного раствора могут

быть анионы HCOj-, С0|~, N0^-, NO-, SO

- СЬ, H

P0j", НРО

- и ка-

тионы Са

+, Mg

+, Na+, NH+, К+, Н+. В сильнокислых почвах могут

быть также Al

+, Fe

+, а в заболоченных Fe

+. Железо и алюминий в

почвенных растворах содержатся в основном в виде устойчивых ком-

плексов с органическими веществами.

Из органических соединений в почвенном растворе могут быть

водорастворимые вещества органических остатков и продукты их раз-

ложения, продукты жизнедеятельности растений и микроорганизмов

186

(органические кислоты, сахара, аминокислоты, спирты, ферменты, ду-

бильные вещества и др.), а также гумусовые вещества.

Органо-минеральные соединения представлены преимущественно

комплексными соединениями различных органических веществ кислот-

ной природы (гумусовые кислоты, полифенолы, низкомолекулярные

органические кислоты) с поливалентными катионами. Соотношение ми-

неральной и органической частей почвенного раствора различно в раз-

ных почвах. Так, для болотных, подзолисто-болотных и целинных дер-

ново-подзолистых почв характерно преобладание в почвенном растворе

органических веществ над минеральными; в черноземах эти компонен-

ты примерно равны, а в засоленных почвах преобладают минеральные

соединения. Повышенное содержание органических веществ в почвен-

ном растворе имеют также солонцовые почвы благодаря щелочной реак-

ции раствора и пептизирующему действию поглощенного Na+.

Коллоиднорастворимые формы могут быть представлены органичес-

кими и органо-минеральными веществами, золями кремнекислоты и

полутораокисей железа и алюминия. По данным К- К. Гедройца, кол-

лоидная часть составляет обычно от

Д До Vio и меньше от общего ко-

личества веществ, содержащихся в растворе. Высокое содержание кол-

лоиднорастворенных веществ наблюдается в почвенных растворах со-

лонцов.

Содержание отдельных компонентов почвенного раствора сущест-

венно изменяется и по генетическим горизонтам одного и того же типа

почв.

Максимальное количество органических веществ находится в

почвенном растворе органогенных и гумусовых горизонтов. Вниз по

профилю почв содержание органических веществ резко падает в резуль-

тате их закрепления и минерализации в верхних горизонтах. В черно-

земах, каштановых почвах, сероземах и солонцах в составе почвенных

растворов в нижних горизонтах заметно возрастает содержание мине-

ральных соединений

—

карбонатов, гипса и легкорастворимых солей.

Из анионов, присутствующих в почвенном растворе, наиболее важ-

ное значение для растений имеют NOg", SOf", фосфат-ионы.

Содержание нитратов определяется условиями нитрификации в

почве (обогащенность органическим веществом, гидротермический ре-

жим почв и условия аэрации). SO

в почвенных растворах незаселен-

ных почв содержится в незначительных количествах (обычно не пре-

вышающих несколько миллиграмм/литр). Еще меньшее содержание

фосфат-ионов (1—2 мг/л), что объясняется энергичным их погло-

щением минеральными соединениями почвы и слабой растворимостью

почвенных фосфатов. В почвенных растворах засоленных почв много

содержится С1

, SO

, Ca

+, Mg

+ и Na+.

Реакция почвенного раствора характеризует актуальную, или ак-

тивную, кислотность или щелочность почвы и оказывает большое влия-

ние на химические, физико-химические и биологические процессы, про-

текающие в почве, а также на развитие растений.

Осмотическое давление почвенного раствора имеет важное значе-

ние для растений. Если оно равно осмотическому давлению клеточного

сока растений или выше его, то прекращается поступление воды в рас-

тение и оно погибает. Величина осмотического давления зависит от

концентрации почвенного раствора и степени диссоциации растворен-

ных веществ. Наиболее высоким осмотическим давлением почвенного

раствора характеризуются засоленные почвы. В засоленных почвах бо-

лее высокое осмотическое давление имеют тяжелые по механическому

составу почвы, с высокой поглотительной способностью.

Осмотическое давление почвенного раствора существенно разли-

чается в разных типах почв и в отдельных горизонтах одной и той же

почвы (табл. 80).

187

ТАБЛИЦА 80

Осмотическое давление почвенного раствора (А. Г. Гебгард, 1928)

Почва

Чернозем

Солонец столб-

чатый

Горизонт

A+B

Осмотическое

давление почвен-

ного раствора,

в атм.

2,05

1,68

3,80

1,56

0,40

6,38

Почва

Мокрый солон-

чак

Солодь

Горизонт

Первый

Второй

А*

в*

в/с

Осмотическое

давление почвен-

ного раствора,

в атм.

11,2

13,6

0,20

1,90

1,56

Осмотическое давление почвенного раствора любой почвы зависит

от влажности и интенсивности биологических процессов, поэтому его

величина довольно динамична.

Как показали работы Саратовской и Безенчукской сельскохозяйст-

венных опытных станций, при повышенном осмотическом давлении со-

кращается вегетационный период пшеницы, задерживается кущение,

но ускоряется колошение, цветение и созревание, уменьшается транспи-

рационный коэффициент и увеличивается содержание белка в зерне.

Осмотическое давление определяется криоскопическим методом по

точке замерзания почвенного раствора.

ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ

В ПОЧВАХ

В почве широко развиты окислительно-восстановительные процес-

сы,

и в этом отношении ее можно рассматривать как сложную окисли-

тельно-восстановительную систему. Как известно, процессами окисле-

ния называются:

1) присоединение кислорода: 2KNO

-+2KNO •

СН

СООН CH—СООН

2) отдача водорода: | -> || +Н

;

СН

СООН CH—СООН

янтарная кислота фумаровая кислота

3) отдача электронов без участия водорода и кислорода:

-*Fe

Обратные процессы объединяются в понятие «восстановление».

В общей схеме обычно процессы окисления принято рассматривать

как отдачу электронов, а восстановление — как присоединение элект-

ронов:

Ох ^ Red.

—е~~

Окислительные процессы широко развиты при явлениях превраще-

ния органического вещества в почве. Так, в почве возможно окисление

тирозина и других ароматических аминокислот в меланины; окисление

смол и соединений непредельного ряда; окисление дубильных веществ,

Сахаров, аминокислот, белков и других веществ, входящих в состав

растительных остатков. Гумификация представляет собой в целом про-

цесс окислительный.

Большинство реакций окисления органических веществ почвы отно-

сится к группе необратимых реакций.

188

Обратимыми окислительно-восстановительными реакциями являют-

ся широко развитые в почве реакции окисления и восстановления желе-

за (Fe

+^Fe

+), марганца (Мп

+^Мп

+), азота (№+^№+). В почве

происходит окисление и восстановление кислорода и водорода (О ^

^ О

; Н 2:Н+), cepbi(S

). Поскольку большая часть этих реак-

ций имеет биохимическую природу и теснейшим образом связана с

проявлением микробиологических процессов, то, естественно, интенсив-

ность последних в почве непосредственно влияет и на развитие окисли-

тельно-восстановительных процессов.

Основным окислителем в почве выступает молекулярный кислород

почвенного воздуха, почвенного раствора. Поэтому развитие окисли-

тельно-восстановительных процессов в почвах тесно связано с усло-

виями их аэрации и, следовательно, зависит от всех свойств почвы,

определяющих состояние газообмена (структура, плотность, механиче-

ский состав и др„) и прежде всего от влажности.

Главными условиями, определяющими интенсивность и направлен-

ность окислительно-восстановительных процессов, являются состояние

их увлажнения и аэрации, а также содержание в почвах органического

вещества и температурные условия развития биохимических процессов.

Ухудшение аэрации в результате повышения влажности почвы, ее

уплотнения, образования корки и других причин ведет к снижению

окислительно-восстановительного потенциала. Наиболее резко падает

потенциал в почвах при влажности, близкой к полной влагоемкости,

когда нарушается нормальный газообмен почвенного воздуха с атмос-

ферным. Так, резкое снижение потенциала в гумусовых горизонтах дер-

ново-подзолистых почв (А

, А\) наблюдается при увлажнении почвы

выше 90% ее полной влагоемкости. При повышении влажности от

10 до 90% полной влагоемкости падение потенциала идет медленно

и постепенно.

В модельных опытах И. П. Гречиным было установлено, что при

пропускании через почву газовой смеси из 99,5% азота и 0,5% кис-

лорода наблюдается развитие устойчивых восстановительных процес-

сов,

сопровождающихся интенсивным восстановлением нитратов и об-

разованием значительных количеств закиси железа. При оптимальной

температуре и влажности в пахотном горизонте дерново-подзолистой

почвы переход от аэробных условий к анаэробным происходил при со-

держании кислорода в почвенном воздухе 2;5—5%.

В опытах М. В. Курлыковой на суглинистой дерново-подзолистой

почве под многолетними травами при влажности выше 80% полной

влагоемкости и пористости аэрации 6% наступило состояние устойчи-

вого анаэробиозиса. Существенно влияют на окислительно-восстанови-

тельные процессы в почве содержание и формы органических веществ.

Снижение потенциала при переувлажнении почвы быстро наблюдается

только в гумусовых горизонтах. Свежее неразложившееся органическое

вещество, богатое белками и растворимыми углеводами, являясь луч-

шим материалом для жизнедеятельности микрофлоры, благоприятст-

вует интенсивному развитию восстановительных процессов в избыточ-

но увлажненной почве.

Для количественной характеристики окислительно-восстановитель-

ного состояния почвы (так же как и других сред) пользуются опреде-

лением величины окислительно-восстановительного потенциала, кото-

рый отражает суммарный эффект разнообразных окислительно-восста-

новительных систем почвы в данный момент.

Величина окислительно-восстановительного потенциала характери-,

зуется по Петерсу следующим уравнением:

ов

= £

^ ;г

1п

:°

КИСЛ

милливольт, (1)

ов

° nF [BOCCT.J

189