5.2. Воздушные свойства почвы и регулирование воздушного режима

От воздушного режима почвы в большой степени зависит продуктивность растений. Почвенный воздух, его состав и газообмен между почвой и приземным слоем атмосферы относятся также к земным факторам жизни растений.

В.И. Вернадский подчеркивал, что почва, взятая без газов, не есть почва, и, говоря о значении биохимических процессов в почвах, о значении почвы в области биосферы, мы скрыто указываем на главенствующую роль газов в почвенных процессах.

Газообразная фаза почвы включает почвенный воздух и парообразную влагу. Доля ее в общей массе почвы зависит от типа почвы, ее структуры и физико-механических свойств. Основной компонент газообразной фазы – почвенный воздух. Он занимает все поры почвы, свободные от воды. Поэтому его количество в почве зависит от пористости и влажности почвы. Оптимальное содержание воздуха в пахотном слое для зерновых культур – 15–20%, пропашных – 20–30%, многолетних трав – 17–21% от общей пористости.

Чем больше пористость и меньше влажность почвы, тем больше в ней воздуха. Важнейшие факторы воздушного режима почвы – воздухоемкость и воздухопроницаемость.

Воздухоемкость почвы – это объем почвенных пор, содержащих воздух. Выражают в процентах от общего объема почвы. Влажность и пористость почвы постоянно изменяются, поэтому и воздухоемкость – величина переменная.

Воздухопроницаемость – способность почвы пропускать через себя воздух. Воздухопрони- цаемость – непременное условие для осуществления газообмена между почвой и атмосферным воздухом.

Почвенный воздух по составу существенно отличается от атмосферного. Основные компоненты атмосферного воздуха – азот (78,08–80,24%), кислород (20,90%), аргон (показано вместе с азотом) и диоксид углерода (0,03%). На долю остальных газов приходится лишь 0,01% объема.

В почвенном воздухе по сравнению с атмосферным меньше кислорода и больше диоксида углерода.

Содержание кислорода и диоксида углерода в почвенном воздухе колеблется в широких пределах. В хорошо аэрируемых верхних горизонтах почв содержание кислорода приближается к содержанию его в атмосферном воздухе, а в тяжелых почвах с затрудненным газообменом оно может снижаться в десятки и сотни раз, до десятых и даже сотых долей процента. Концентрация диоксида углерода в почвах с плохим газообменом увеличивается в сотни раз по сравнению с содержанием его в атмосфере и достигает 20% и более.

Если в почве содержание диоксида углерода выше 3–5 %, а кислорода ниже 10 %, наступает угнетение растений.

Процесс обмена почвенного воздуха с атмосферным называют аэрацией, или газообменом. Газообмен осуществляется через систему воздухоносных пор почвы, сообщающихся между собой и с атмосферой. К факторам, вызывающим газообмен, относятся: диффузия, изменение температуры почвы, барометрического давления, количества влаги в почве под влиянием осадков, орошения и испарения, влияние ветра, изменение уровня грунтовых вод.

Диффузия – это процесс перемещения газов в соответствии с их парциальным давлением. Поскольку в почвенном воздухе концентрация кислорода всегда меньше, а диоксида углерода больше, чем в атмосфере, то под влиянием диффузии создаются условия для непрерывного поступления кислорода в почву и выделения СО₂ в атмосферу. Диффузия – главный и непрерывно действующий фактор газообмена.

Изменение температуры и барометрического давления обусловливает газообмен, так как при этом происходит сжатие или расширение почвенного воздуха.

Поступление влаги в почву с осадками или при орошении вызывает сжатие почвенного воздуха, его выталкивание наружу и засасывание атмосферного воздуха. Выпадающие дожди могут обеспечить 6–8% всего газообмена. Газообмен происходит и при испарении воды из почвы, когда на место испарившейся воды поступает равное по объему количество атмосферного воздуха.

Влияние ветра на газообмен зависит от скорости ветра, макро- и микрорельефа, структуры почвы и характера ее обработки. Наибольший газообмен под влиянием ветра происходит на пористых почвах, лишенных растительности.