Воздушные свойства и воздушный режим почв

Воздушные свойства и воздушный режим почв  

Благодаря пористости почва обладает воздухопроницаемостью. Воздухопроницаемость — свойство почвы  пропускать воздух через поры, не занятые  водой. Общий объем почвенных  пор выше наи­меньшей влагоемкости (капиллярно-подвешенной влаги) называют воздухоемкостью, а общий объем пор, свободных от влаги,— воздухосодержанием, или порочностью аэрации. Воздухоемкость и воздухосодержание выражаются в процентах от объема почвы. 

Воздушные свойства почвы зависят от влажности, объемной плотности, механического состава, структурности почвы. Благодаря воздухопроницаемости и порозности аэрации почвы в том или ином количестве содержат почвенный воздух. Почвенный воздух — газы, находящиеся в порах почвы, свободных от влаги; содержание его выражается в процентах от объема почвы и изменяется в зависимости от динамики влажности почв в данной местности. 

Почвенный воздух хорошо дренированных почв содержит, %: азота — 78, кислорода — 21, аргона — 0,9, углекислого газа — 0,03. По составу  он мало отличается от атмосферного (в нем больше углекислоты и меньше кислорода). 

В зависимости  от пористости, влажности, состава растений, количества органических веществ, микроорганизмов  содержание O2 и СО2 в почвенном  воздухе может меняться от 0 до 20 %. Различия в концентрации O2 и С02 определяются интенсивностью использования О2, поступлением С02 и быстротой газообмена между атмосферным и почвенным воздухом — аэрацией. 

Аэрация, или  газообмен почвенного воздуха с  атмосферным, осуществляется благодаря  воздухопроницаемости почвы. Переме­щение молекул происходит вследствие различия парциального давления газов (диффузии). Процесс диффузии газов в самой почве происходит в 5—20 раз медленнее, чем в атмосфере. На аэрацию оказывает влияние поступление влаги в почву, которая вытесняет воздух в атмосферу. 

Значительное  влияние на газообмен оказывают  верховодка и близколежащие (1,5—2,0 м) грунтовые воды с переменным уровнем. При подъеме уровня воды воздух, обогащенный углекислотой, выталкивается  в атмосферу, а при опускании уровня воды происходит втягивание атмосферного воздуха, обогащенного кислородом. Аэрация усиливается благодаря изменению температуры и барометрического давления атмосферы. Нагревание почвы сопровождается расширением газов и их выходом в приземной слой воздуха, то же самое происходит при уменьшении атмосферного давления. И, наконец, газообмен почв усиливается при действии ветра в приземном слое, обычно занятом той или иной растительностью. 

Значение почвенного воздуха и аэрация для почвенных  процессов, жизнедеятельности растений и микроорганизмов определяется составом почвенного воздуха и, в частности, соотношением; кислорода и углекислоты. 

Значительная  часть почвообразовательных процессов, связанных с разложением органических веществ, сопровождается окис­лительными  процессами, активной микробиологической деятель­ностью. Поэтому самые верхние  органогенные горизонты поглощают  значительное количество кислорода. Так, лесная подстилка способна поглотить кислорода до 400 мл на 1 кг, гумусовые горизонты поглощают от 0,5 до 3 мл на 1 кг абсолютно сухого вещества, а нижние горизонты подзолистых почв — десятые и сотые доли миллилитра. 

Поглощается кислород и растущими корнями растений, ми­кроорганизмами. При этом во всех случаях в почвенный воздух выделяется углекислый газ. При недостатке кислорода создаются анаэробные условия, замедляются процессы разложения органических веществ, изменяются группы микроорганизмов, изменяется валентность Fe и Mg, начинаются процессы оторфовывания, оглеения, разрушения почвенной структуры с образованием плотных горизонтов. 

Анаэробные условия  складываются в почвах при содержании кислорода 2,5—5 % или если его меньше 5,5 см3 в 1 кг почвы. При недостатке кислорода в почве изменяются интенсивность и направление почвообразования, а почвенный воздух насыщается недоокисленными соединениями (метан, сероводород, ароматические вещества) и главным образом углекислотой, содержание которой может достигать 15—20 % объема. 

Находящийся в  почвах углекислый газ способствует образованию (при реакции рН>5) бикарбонатов. При реакции среды рН<5 углекислый газ способствует растворению карбонатов и, по-видимому, образуя угольную кислоту, может участвовать в процессах химического и биохимического выветривания, способствуя перемещению различных веществ по профилю почв. При недостатке кислорода прекращается рост корней, проростков, элементы питания становятся недоступными, а изменяющиеся физические условия в почве приводят к прекращению роста растений и потере почвенного плодородия. 

Для обеспечения  наилучших условий газового состава  почвен­ного воздуха, аэрации, роста  растений и развития микроорганизмов  необходимо, чтобы порозность аэрации  верхних горизонтов почвы находилась в пределах 15—20 % объема почвы. Соотношение в почвах О2 и СО2 постоянно изменяется в связи с сезонными и годовыми циклами развития растений и климатическими факторами. 

Улучшение воздушного режима почвы прямо связано с  агро­техническими приемами по регулированию физических свойств почв и водного режима. Повышение аэрации почв достигается уменьшением увлажнения верхних горизонтов. Однако для роста растений требуется оптимальное соотношение между почвенным воздухом и влагой, что достигается лишь в хорошо оструктуренных почвах добавлением органических удобрений при вспашке. Хороший эффект дают осушение болот, создание микроповышений и лесомелиоративных насаждений.