4.4. Почвенный воздух

Почвенный воздух – смесь газов, заполняющих поры почв, свободные от воды.

Выделяется три состояния почвенного воздуха: свободный, адсорбированный и растворенный. Свободный почвенный воздух занимает поровый объем, обладает подвижностью, а в связи с этим именно эта часть почвенного воздуха частично обменивается на атмосферный. Содержание именно этой его фракции зависит от порозности и влажности почвы. Прежде всего состав и состояние почвенного воздуха отражается на жизнедеятельности растений и населяющих почву микроорганизмов. Почвенный воздух отличается от атмосферного по количественному составу: в нем больше и меньше кислорода, однако сумма этих газов остается фактически постоянной и составляет 21%. Важным фактом является то, что количественное соотношение компонентов почвенного воздуха изменяется во времени (суточная, сезонная динамика). При увлажнении почвы количество свободного почвенного воздуха уменьшается пропорционально насыщению влагой. Для оптимальных условий роста большинства растений необходимо содержание пор аэрации не менее 20-25% от объема общей порозности. Почвенный воздух отличается от атмосферного по количественному и качественному составу – в нем больше углекислоты и меньше кислорода. Общий состав и количественное соотношение различных компонентов изменяется как во времени (суточные, сезонные изменения), так и в профиле почвы. Кислород поглощается микроорганизмами и корнями растений при дыхании, а также расходуется на окисление соединений, образующихся в почве вследствие изменения гидротермических условий.

Диоксид углерода СО2 – газ без цвета и запаха, тяжелее воздуха, хорошо растворим в воде. Является постоянным компонентом атмосферы Земли (содержание 0,04% по объему). СО2 атмосферы – это необходимое звено биологического круговорота углерода, поскольку именно в атмосферу углекислый газ выделяется при окислении органических веществ и именно из атмосферы СО2 поглощают фотосинтезирующие организмы, преобразующие диоксид углерода в органическое вещество в процессе фотосинтеза.

Дыхание, брожение, горение – это основные химические процессы, обуславливающие поступление СО2 в атмосферу. Вследствие усиления антропогенной деятельности поступление СО2, обусловленное сжиганием ископаемого топлива, достигло 10%, по некоторым оценкам, от природной эмиссии СО2. Антропогенная эмиссия углекислого газа могла бы компенсироваться усилением фотосинтеза, однако вследствие вырубки лесов и уменьшения запасов фитомассы Мирового океана вследствие его загрязнения этого не происходит. Следует отметить, что диоксид углерода обладает способностью поглощать энергию в инфракрасном диапазоне, то есть при повышении его концентрации в атмосфере происходит её разогревание (согласно теории парникового эффекта), что может существенно изменять климат. Поэтому весьма важными являются исследования эмиссии углекислого газа различными экосистемами.

Процессы, преимущественно определяющие эмиссию СО2 из биогеоценоза, - это группа биохимических и химических процессов, в общем называемых дыханием почвы, дыхание растительности и фотосинтез. Поэтому для получения представления о современном состоянии потоков углекислого газа в атмосфере (без учёта антропогенной составляющей) необходимо измерить количественные показатели этих процессов.

Регуляция газового режима осуществляется посредством следующих процессов:

• накопление и разложение органических веществ;

• синтез и поглощение газов живыми организмами;

• транспорт газов и паров через толщу почвы;

• взаимодействия между почвенными фазами;

• взаимодействие газов с грунтовыми водами.