Экологическое значение почвенной воды

Растения чувствительны как к недостатку влаги в почвах, так и к ее избытку. При недостатке влаги падает тургурное давление клеток, теряется их эластичность, резко снижается динамика всех биохимических процессов, сокращается поглощение углекислоты через устьица, в биомассе накапливаются вещества-ингибиторы — все это приводит к падению биологической продуктивности или к полной гибели растений.

При избытке влаги у растений нарушается кислородный обмен, а в почвах накапливаются ядовитые закисные соединения. Для большинства сельскохозяйственных растений содержание воздуха в почве, обеспечивающее хорошие условия для роста и развития, а также надлежащий газообмен между почвой и атмосферой, равно 20—40% от по- розности. Это обеспечивается уровнем влажности почвы, равной 60— 80% от наименьшей (полевой) влагоемкости.

Растения по-разному приспосабливаются к недостатку или избытку влаги в почвах. При недостатке воды засухоустойчивые растения имеют повышенную сосущую силу корней, а также развивают мощную глубокопроникающую корневую систему. Уменьшение потери воды происходит благодаря закрытию устьиц, кутикулярной защите и уменьшению транспирирующей поверхности. Многие растения обладают способностью запасать воду.

А. А. Роде отмечал, что содержащаяся в почвах продуктивная влага в пределах от НВ до ВЗ неравноценна для растений в отношении ее доступности и эффективности для их роста и развития. Наибольшей доступностью отличается вода, находящаяся в пределах от наименьшей влагоемкости до влажности разрыва капилляров. Этот интервал для большинства растений характеризуется оптимальными условиями во- дообеспеченности. От влажности разрыва капилляров до влажности за- вядания наблюдается замедление роста. Интересна и другая экологическая особенность оптимума влажности: чем выше влажность почвы, тем меньше воды надо для создания органического вещества. При низкой влажности больше воды расходуется на создание биомассы, чем при высокой влажности. При ВЗ эффективность использования влаги равна нулю, так как она вся расходуется на транспирацию.

Общая оценка доступности различных форм воды для растений показана в табл. 1.14.

Растения, приспособленные к избытку влаги, могут образовывать внутренние воздухоносные ткани в корнях (кукуруза, рис). Приспособление к плохой аэрации заключается в развитии неглубокой корневой системы в верхнем слое почвы, который лучше снабжается воздухом.

Важнейшей экологической характеристикой почвы является влажность устойчивого завядания, или влажность завядания (ВЗ). Она характеризуется коэффициентом завядания. Его величина зависит от количества в почвах коллоидов и глинистых минералов. Почвы, богатые гумусом и тяжелые по механическому составу, отличаются более высокими значениями влажности, при которых растения начинают завядать, чем почвы песчаные и супесчаные (табл. 1.15).

Для почвоведения характерны такие парадоксы: сухая почва, находящаяся в комнате, содержит влагу. Например, в образце чернозема весом 1 кг количество воды достигает 50—60 г (5—6% гигроскопической воТаблица 1.14

Формы воды в почвах, их доступность и способ перемещения к корням

Доступность воды растениям

Подвижность и способ передвижения к корням

Продуктивная влага

От полной влагоемкости (ПВ) до наименьшей влагоемкости (.НВ)

Легкодоступная гравитационная и избыточная при недостатке воздуха

Передвигается к корням свободно в жидком виде, может вытекать из почвы под влиянием силы тяжести

От наименьшей влагоемкости (НВ) до влажности разрыва капилляров (ВРК)

Среднедоступная почвенная влага

Среднеподвижная, не течет, прочно удерживается почвой. Поступает к корням в основном по капиллярам и пленкам в жидком виде, может и в виде пара

От влажности разрыва капилляров (ВРК) до влажности завядания (ВЗ)

Труднодоступная почвенная влага

Трудноподвижная, поступает к корням в форме пара, возможен и пленочный механизм передвижения воды

Непродуктивная влага

От влажности завядания (ВЗ) до максимальной гигроскопичности (МП

Недоступная или труднодоступная почвенная влага

Слабоподвижная, передвигается только в виде пара, частично поглощается корнями с большой сосущей силой

От максимальной гигроскопичности (МП до воды, связанной в кристаллических решетках минералов

Недоступная растениям влага

Малоподвижная в виде пара и неподвижная влага

Влажность устойчивого завядания для различных почв и растений

Таблица 1.15

Растения

Влажность завядания, % от массы почвы

чернозем обыкновенный тяжелосуглинистый

подзолистая супесчаная почва

Огурцы

16,50

3,87

Лен

15,16

4,08

Пшеница

14,20

2,52

Солерос

14,13

3,98

ды). Ее можно определить высушиванием в термостате. А влажная почва слитого чернозема, содержащая в 1 кг 200 г воды, физиологически является сухой, так как эта вода прочно связана и недоступно для растений.

Различные растения начинают завядать при различной влажности, т. е. влажность завядания зависит не только от свойств почвы, но и от вида растений. Всасывающая способность корней определяет уровень нижней границы доступной влаги. Растения ксерофиты начинают завядать при более низких значениях влажности почвы.

Плодовые растения дополнительно поглощают из суглинистой и глинистой почвы 16—24%, а из песчаной — 40% того запаса, при котором устойчиво увядают все листья подсолнечника.

Засухоустойчивые растения позволяют возделывать их при весьма ограниченных запасах почвенной влаги. Например, виноград проявляет признаки массового завядания только при влажности, соответствующей максимальной гигроскопичности.

Влажность завядания зависит от плотности почвы. При уплотнении почвенного профиля резко сокращается содержание водо- и воздухопроводящих пор, в которые могли бы проникать корни растений. В то же время увеличивается количество мелких неактивных пор, содержащих непродуктивную влагу, удерживаемую почвой с давлением более 16 атмосфер. В связи с этим влажность завядания неодинакова на рыхлых и плотных почвах. При плотности 1,50—1,55 г/см3 ВЗ на 28—30% больше по сравнению с плотностью 1,11—1,44 г/см3.

Влажность завядания служит нижней границей продуктивной влаги. Ее определяют непосредственно, фиксируя влажность почвы, при которой растения начинают завядать. Используются также величины максимальной гигроскопичности:

где МГ — максимальная гигроскопичность; к — коэффициент завядания, зависящий от растения и типа почвы. В среднем к = 1,50 для тяжелых почв и 1,25 — для легких.

Неодинаковое отношение растений к влажности завядания иллюстрирует табл. 1.16.

Избыток влаги в почвах, когда влажность превышает НВ, так же неблагоприятен для растений, как и недостаток влаги. В затопленных почвах не содержится воздуха. Растворенный в воде кислород, поступающий из атмосферы, быстро потребляется верхним и очень тонким

Таблица 1.16

Коэффициенты завядания различных сельскохозяйственных культур (к)

1,0—1,2

1,2-1,4

1,4—1,6

1,6—1,8

Виноград

Маш

Сорго

Яблоня лесная

Яблоня

Айва

Суданская трава Донник Люцерна Житняк

Груша

Вишня

Черешня

Слива

Алыча

Лен

Пшеница

Ячмень

Просо

Подсолнечник

Смородина

Чай

Огурцы

Картофель

Овес

Кукуруза

Гречиха

Соя

Мята перечная

слоем почвы. В самой же почве образуются метан, сероводород, углекислый газ и другие ядовитые для растений соединения. Растения до некоторой степени могут приспосабливаться к недостатку кислорода.

Водные и воздушные свойства почвы тесно связаны с ее плотностью и механическим составом. При тяжелом механическом составе и повышенной плотности объем воздуха в почве резко сокращается за счет увеличения количества труднодоступной растениям влаги.

Неодинакова длительность выживания различных растений в условиях переувлажнения или затопления. В табл. 1.17 отражена устойчивость различных растений к затоплению.

Относительная устойчивость растений к затоплению

Таблица 1.17

Неустойчивые

Слабоустойчивые

Устойчивые

Люцерна

Фасоль

Клевер

Донник белый

Овес

Персик

Картофель

Томат

Яблоня

Костер

Хлопчатник

Овсяница луговая

Ежа сборная

Слива

Рожь

Пшеница

Канареечник Овсяница высокая Груша Рис

Клевер гибридный

Экологический оптимум влажности почвы для нормального роста и развития неодинаков у разных групп растений. Например, для чайного куста оптимальная влажность составляет 80—90% от НВ. При влажности менее 80% начинается замедление роста. Оптимальная влажность для зерновых и корнеплодов составляет 55—70, капусты и картофеля — 60—75 и для трав — 65—80% от полевой влагоемкости пойменных торфяных почв. А маш для оптимального роста требует только 50% от НВ. Обобщающие данные по оптимальной влажности для различных растений приведены в табл. 1.18.

Оптимум влажности почвы для различных растений

Таблица 1.18

Содержание воды в почве, % от полевой влагоемкости

> 100

100—80

80—70

70—60

< 60

Рис

Мандарин

Фейхоа

Чай

Мята перечная Огурцы

Картофель

Гречиха

Смородина

Горох

Капуста

Клевер

Овес

Кукуруза

Соя

Конопля

Свекла

Люцерна

Пшеница

Рожь

Ячмень

Хлопчатник

Подсолнечник

Виноград

Тамарикс

Люцерна

Маш

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >