Автор: n0v1ce

Состав почвенного воздуха отличается от состава воздуха атмосферного содержанием в нем углекислого газа (СО2) и молекулярного кислорода (О2). Соотношение этих газов изменяется с течением времени при определенных условиях, причин этому несколько, например деятельность микроорганизмов. К воздушному режиму почвы относится также и интенсивность обмена газами между почвой и атмосферой. Это важный фактор почвенного плодородия.

Свободный почвенный воздух располагается во всех порах, не занятых водой. Их количество зависит от общей пористости, от структуры почвы и от влажности почвы. Оптимальной является влажность 60-80% от полной влагоемкости. Суммарная величина пористости достигает 80% в легких почвах, а в торфяных превышает 90%. Воздухоемкость почв может колебаться в пределах от 20 до 90% от общего объема почвы. Поскольку в природе почва всегда содержит влагу значение воздухоемкости почв ниже указанных величин. Важным свойством почв их является воздухопроницаемость – способность почвы пропустить через себя воздух. Воздухопроницаемость – условие осуществления газообмена между почвой и атмосферой. Передвижение воздуха по почве происходит по порам, не заполненным водой и не изолированных друг от друга. Чем крупнее поры аэрации, тем лучше выражена воздухопроводность. Если состав атмосферного воздуха постоянен и колебания его основных компонентов незначительны, то почвенный воздух отмечен меньшим постоянством содержания своих основных компонентов. В нем как правило, меньше кислорода и больше углерода (до 20%). Азота может быть больше в почвенном воздухе, чем в атмосферном, вследствие распада белков и денитрификации азот - содержащих веществ под действием микроорганизмов. Уменьшение азота зависит от связывания этого вещества азотфиксирующими и клубеньковыми бактериями. В почвах с затрудненным газообменом концентрация кислорода может сильно сокращаться (до десятых частей процента). На содержание углекислого газа и кислорода влияет дыхание огромного количества организмов, которые населяют почву. Особенно верхних ее горизонтов.

Основными потребителями кислорода являются корни растений, микроорганизмы, животное население. И лишь незначительная его часть расходуется на чисто химические процессы окисления (с выделением углекислого газа и воды). Количество кислорода, потребляемое растениями (высшими и низшими) зависит от особенностей физиологии растений, возраста, их количества, условий среды. Максимальное потребление кислорода у высших растений приходится на период цветения. Основная масса кислорода в почве расходуется в процессе аэробного дыхания. В оптимальных условиях аэрации дыхательный коэффициент (ДК) равен единице - это количество выделяемого углекислого газа эквивалентно количеству поглощенного за это время кислорода. Следовательно, по
углекислому газу можно судить о количестве поглощенного кислорода.

Огромное влияние на ДК оказывает содержание в почве кислорода, при недостатке которого ДК всегда больше 1. Поэтому для почв с пониженным газообменом и пониженным содержанием кислорода пользоваться этим методом нельзя. Нормально аэрируемые почвы, занятые растениями, летом в среднем могут выделять до 2-10 л/м в сутки углекислого газа и примерно столько же
кислорода. Основной объем газообмена происходит в самом верхнем, гумусовом горизонте почв.
Газообмен осуществляется через систему воздухоносных пор почвы, сообщающихся между собой и атмосферой. К факторам, вызывающим газообмен, относятся:
а) диффузия,
б) изменения температуры почвы,
в) изменение барометрического давления,
г) изменение количества влаги в почве под влиянием осадков,
д) влияние ветра,
е) изменения уровня грунтовых вод.
Диффузия газов в почве идет через поры аэрации и зависит от градиента концентрации этих газов. Динамика кислорода и углекислого газа в почвенном воздухе происходит почти непрерывно и зависит от типа почвы, ее свойств (физических, химических, биологических), от времени года, погодных условий и угодья (пашня, лес, луг). На пашне она зависит от возделываемой культуры и применяемой агротехники. Вниз по профилю почв содержание кислорода уменьшается, а количество углекислого газа увеличивается. Особенно большое значение на состав почвенного воздуха оказывают влага и температура почвы. Увеличение влажности вызывает уменьшение воздухоемкости, нарушается система воздухоносных пор, ухудшаются условия газообмена. Изменяется интенсивность биологических и биохимических процессов, что сопровождается изменением потребления
кислорода и выделения углекислого газа. При оптимальной влаге с повышением температуры содержание углекислого газа в почвенном воздухе увеличивается, а кислорода -–уменьшается. В летний период, при высоких температурах и влажности, близкой к влажности завядания, наблюдается самые низкие концентрации углекислого газа и высокие концентрации кислорода.
Наблюдения за динамикой кислорода и углекислого газа в газовой фазе почв показывают, что взаимосвязь между составом почвенного воздуха и условиями, ее определяющими, многофакторна и сложна.

Основная роль кислорода – это обеспечение дыхания растений. При недостатке кислорода дыхания растений ослабевает, уменьшается их метаболическая активность, а также энергетические ресурсы растений. Увеличение аэрации способствует улучшению развития корней, интенсивному поглощения ими воды и питательных веществ, усилению роста и повышению урожайности. Оптимальные условия для растений создаются при содержании кислорода в почвенном воздухе в пределах около 20%. Косвенно кислород влияет на почву через воздействие на окислительно-восстановительный потенциал. При его недостатке развиваются анаэробные процессы с образованием токсичных для растений соединений, снижается доступность питательных веществ, а по совокупности признаков – снижается почвенное плодородие. Аэробные процессы в верхнем горизонте почв при оптимальной температуре и влажности начинают развиваться при наличии в газовой фазе почв 2,5 – 5,0% кислорода. (в зависимости от содержания органики). При низких температурах или при низкой влажности (около влажности завядания), когда биологические процессы угнетены, аэробные процессы возможны и при содержании кислорода до 0,5%. Высокая концентрация углекислого газа оказывает отрицательное влияние на семена, корни, урожайность растений. Углекислый газ оказывает большое значение на химическое изменение минеральной части почвы и на накопление питательных веществ. Почвенные растворы, насыщенные
углекислым газом, оказывают растворяющее влияние на многие соединения почвы, прежде всего минеральные.

Огромное количество углекислого газа потребляется растениями в процессе фотосинтеза. Таким образом, оптимальный воздушный режим имеет важное значение в жизни почвы и произрастающих на ней растений.