Дифференциальная порозность (пористость) почв
Экологическое значение плотности почвы
Плотность почвы влияет не только на ее продуктивность. Она обусловливает формирование объемов порового пространства, в которых живут, функционируют почвенные микроорганизмы, почвенная биота. Поэтому если изменить объемы пор, изменится и почвенная биота, и почва будет функционировать иначе. Иначе будут проявляться экологические функции почв.
Рассмотрим данные одного опыта, проведенного в Германии, где исследовали фотосинтез, дыхание растений кукурузы с помощью изотопа 14С на почве разной степени уплотненности. Контролировали также и потери углерода в различных вариантах опыта. Результаты этого опыта приведены в табл. 1.3.
Данные табл. 1.3 свидетельствуют: увеличение плотности от 1.2 до 1.6 г/см3 приводит не только к уменьшению потребления 14С из атмосферы от 2311 до 1207 мг/сосуд, но и к увеличению выделения СО2 от 18 до 29%. Это в конечном итоге повлияет на рост потерь в виде углекислого газа, а это уже область глобальных экологических функций почв - выделение газов, ответственных за «парниковый эффект». Пример доказывает, что уплотнение почвы вызывает не только одно следствие в виде замедления роста растений, но и, как это всегда и бывает в природе, множество других последствий, нередко проявляющихся не сразу, неявно, накопительно. Для того чтобы их обнаружить, нужны специальные почвенно-физические исследования. Это на данный момент одно из перспективных направлений исследований, выясняющих многосторонние последствия изменения лишь одного почвенного свойства, а также возможности предсказания и управления этими последствиями (в частности, и на выделение/потребление СО2, на глобальные экологические эффекты).
Формирование корневой системы, потребление и потери углерода в зависимости от плотности и пористости почв (Шеин, 2005)
| Показатель | Плотность (г/см3) | порозность (%, в скобках) почвы | |||
| 1.2(54) | 1.3(50) | 1.4(46) | 1.5(43) | 1.6 (39) | |
| Средняя длина корней, мм | 9.4 | 9.7 | 8.0 | 7.8 | 7.4 |
| Средний диаметр, мм | 0.22 | 0.25 | 0.27 | 0.28 | 0.26 |
| Общая длина корней, мм | |||||
| Потребление 14С из атмосферы, м г/сосуд | |||||
| 14С в стеблях, % | |||||
| 14С в корнях, % | |||||
| 14С в почве, % | |||||
| 14С потери в форме СО2) % | |||||
| Затраты |4С ассимилянта на метр корней | 4.3 | 5.9 | 6.1 | 9.0 | 7.2 |
До сих пор рассматривались реальные и оптимальные величины порозности почвы. Но вполне очевидно, что поровое пространство может функционировать различно, если поры тонкие или крупные, даже если порозность почв и одинакова. Поэтому когда мы говорим о порозности почвы, следует иметь в виду две основные ее характеристики: (1) объем порового пространства и (2) диаметр преобладающих пор. Соответственно диаметр пор может также характеризовать поры по их функциям. Крупные поры с большим диаметром будут в основном проводить влагу, средние поры за счет капиллярных сил будут сохранять основной запас влаги для растений, а вот тонкие поры будут также содержать влагу, недоступную для растений. В этих порах будут сосредоточены почвенные микроорганизмы, вещества, являющиеся источником питания для растений.
Можно предположить, что макропоры - это в основном межагрегатная порозность, а мезо- и микропоры - внутриагрегатная. Это справедливо для хорошо оструклурен-ных почв, когда явно выделяются почвенные агрегаты. Однако такое соответствие наблюдается далеко не всегда. Макропоры могут быть представлены биопорами (ходами червей, корней растений и пр.). И эти макропоры могут быть ответственны за специфический почвенный перенос - практически моментальный «проскок» веществ внутри почвы.