ЗЕМНАЯ АТМОСФЕРА КАК СРЕДА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА

СОСТАВ ПРИЗЕМНОГО СЛОЯ АТМОСФЕРЫ И ПОЧВЕННОГО ВОЗДУХА

Газовую оболочку земного шара, которая вращается вместе с ним, называют атмосферой. Она является средой обитания всех земных организмов (за исключением анаэробных бактерий). Сложившаяся в результате эволюции Земли атмосфера под влиянием различных процессов, в том числе и вследствие фотосинтетической деятельности растений, миллионы лег назад достигла в основном такого же состава, как в настоящее время. Между атмосферой и биосферой установилось природно обусловленное динамическое равновесие. Поэтому человек и объекты сельскохозяйственного производства приспособлены к данному составу воздуха, которым они дышат и который необходим для их существования.

Смесь газов, составляющих атмосферу, называют воздухом, который состоит из азота (N,), кислорода (0₂), аргона (Аг), диоксида углерода (С0₂) и водяного пара (Н₂0). Остальные газы содержатся в атмосфере в ничтожных количествах, и их можно не учитывать при изучении физических свойств воздуха применительно к задачам агрометеорологии.

Состав сухого чистого воздуха нижних слоев атмосферы (табл. 1.1) постоянен для всей планеты. Это обусловлено непрерывным перемешиванием воздуха в вертикальном и горизонтальном направлениях. Только количество диоксида углерода, озона и некоторых других газов несколько изменяется во времени и пространстве.

Кроме того, в атмосфере всегда присутствуют взвешенные твердые и жидкие частицы как природного происхождения (частички почвенной пыли, морской соли, споры растений, капельки воды и др.), так и попавшие в атмосферу в результате хозяйственной деятельности человека (производственная пыль, частички дыма и удобрений и т.п.). Эти частички называют аэрозолем.

В природе воздух содержит воду в газообразном, жидком и твердом состояниях. Водяной пар поступает в атмосферу в результате испарения воды с земной поверхности и транспирации растений и распространяется в атмосфере вследствие перемешивания воздуха.

Таблица 1.1

Состав сухого воздуха

Влагосодержание атмосферы зависит от удаленности источников воды (океанов, морей, крупных внутренних водоемов), рельефа местности, особенностей атмосферной циркуляции, температуры воздуха, времени суток. Процентное содержание водяного пара в воздухе у земной поверхности может колебаться почти от нуля до 4% объема.

Состав почвенного воздуха качественно практически не отличается от состава надземного воздуха. Исключение составляют только болотистые почвы, в которых могут содержаться метан и сероводород, т.е. газы, отсутствующие в атмосфере. Однако газы, составляющие почвенный воздух, входят в него в несколько иных соотношениях, чем в надземном воздухе. Жизнедеятельность микроорганизмов и корней, а также процессы гниения и разложения органических веществ уменьшают запасы кислорода в почвенном воздухе и увеличивают количество углекислоты. Уменьшение количества азота происходит в результате связывания его азотфиксирующими микроорганизмами и клубеньковыми бактериями, а увеличение — вследствие распада белков и денитрификации азотсодержащих веществ под действием микроорганизмов.

Содержание N₂, 0₂ и С0₂ в почвенном воздухе непостоянно и зависит от типа почвы, ее свойств, времени года, погодных условий, внесения органических удобрений и других факторов.

Особенно большое влияние на состав почвенного воздуха оказывают влага и температура почвы. С увеличением влажности уменьшается воздухоемкость, нарушается система воздухоносных пор, т.е.

ухудшаются условия газообмена. Лучшее соотношение воды и воздуха в почве для большинства сельскохозяйственных культур — когда 60% пор заполнено водой и 40% воздухом. Кроме того, от содержания влаги в почве и температуры зависят интенсивность биологических и биохимических процессов, а следовательно, потребление кислорода и продуцирование диоксида углерода. В результате содержание С0₂ в почвенном воздухе может достигать 1,0... 1,2% (в заболоченных почвах до 6%), О₂ — опускаться ниже 20%, а содержание N₂ может колебаться от 78 до 87%.

Между атмосферой и почвой существует непрерывный воздухообмен — аэрация почвы, которая обусловлена в основном диффузией газов, происходящей при изменении температуры и влажности воздуха и почвы, а также действием ветра и колебаниями атмосферного давления. Диффузный перенос газов в почве происходит частично в газовой, а частично в жидкой фазе, через водные пленки, что обеспечивает снабжение кислородом гидратированных живых тканей корней растений и удаление из них диоксида углерода. Интенсивность газообмена зависит и от структуры почвы. При комковатой структуре аэрация происходит интенсивнее, чем при пылеватой. Скорость перемещения газов по почвенному профилю и интенсивность аэрации обусловливают изменение содержания основных компонентов почвенного воздуха 0₂ и С0₂ как в пространстве, так и во времени. Все агротехнические приемы, направленные на рыхление почвы, способствуют ее аэрации, что улучшает условия деятельности корневой системы растений и почвенных бактерий.