6.5 Почвенный воздух и воздушный режим почв

Почвенный воздух, или газовая фаза, - важнейшая составная часть почвы, находящаяся в тесном взаимодействии с твёрдой, жидкой и живой фазами почвы. Почвенным воздухом называется смесь газов и летучих органических соединений, заполняющих поры почвы, свободные от воды. Наличие достаточного количества воздуха, его благоприятный состав не менее важен в жизни почвы и формировании урожая, чем обеспеченность почв водой и питательными веществами. Большинство растений не может существовать без непрерывного притока О₂ к корням и вывода СО₂ из почвы. Процесс обмена почвенного воздуха с атмосферным называется газообменом или аэрацией.

Почвенный воздух находится в почве в трёх состояниях: свободном, адсорбированном и растворённом. Если состав атмосферного воздуха довольно постоянный, то почвенный воздух отличается динамичностью. Наиболее динамичны в почвенном воздухе О₂ и СО₂. Содержание СО₂ в почвенном воздухе может быть в десятки и сотни раз больше, чем в атмосферном. Высокая концентрация СО₂ в почвенном воздухе (более 2-3%) угнетает развитие растений. Почвенный воздух неоднороден по составу. Кроме О₂, СО₂ в нем содержится N, закись азота (N₂O), в небольшом количестве постоянно присутствуют летучие органические соединения (этилен, метан и др.). В заболоченных почвах могут находиться NH₃, H и CH₄.

Основными потребителями О₂ в почве являются корни растений, аэробные микроорганизмы и почвенная фауна и лишь незначительная часть его расходуется на чисто химические процессы. Углекислый газ в почве обнаруживается главным образом благодаря биологическим процессам, а также может поступать в почвенный воздух из грунтовых вод, при превращении бикарбонатов в карбонаты, воздействия кислот на карбонаты и при химическом окислении органического вещества.

Выделение СО₂ из почвы в приземный слой атмосферы называют дыханием почвы. Интенсивность дыхания – важная характеристика газообмена и активности биологических процессов в почве. Она зависит от состава почвы, характера растительности, гидротермических условий и агротехнических приёмов.

Торфяно-глеевые почвы тундры выделяют СО₂ в количестве 0.3 т/га в год, подзолистые почвы хвойных лесов – 3.5-30, бурые и серые лесные почвы – 20-60, степные чернозёмы – 40-70 т/га в год.

Состояние газообмена определяется воздушными свойствами – воздухопроницаемость и воздухоёмкость. Они зависят от гранулометрического состава почвы, её пористости, плотности, влажности и структурного состояния. Оптимальные условия для газообмена создаются при содержании воздуха в минеральных почвах 20-25%, а в торфяных – 30-40%.

Совокупность всех явлений поступления воздуха в почву, передвижения его в профиле почвы, изменения состава и физического состояния при взаимодействии с твёрдой, жидкой и живой фазами почвы, а также газообмен почвенного воздуха с атмосферным называют воздушным режимом почв.

Воздушный режим почв подвержен суточной, сезонной, годовой и многолетней изменчивости и находится в прямой зависимости от физических, химических, физико-химических и биологических свойств почв, погодных условий, характера растительности, возделываемой культуры и агротехники. Наиболее благоприятный воздушный режим складывается в структурных почвах.

Пути регулирования водно-воздушного режима почв Для регулирования водного режима почв осуществляют комплекс процессов, направленных на устранение неблагоприятных условий водоснабжения растений. Искусственно изменяя приходные и особенно расходные статьи водного баланса, можно существенно влиять на общие и полезные запасы воды в почвах и этим способствовать повышению продуктивности растений. В конкретных почвенно – климатических условиях способы регулирования водного режима почв имеют свои особенности.

а) Улучшению водного режима слабодренированных территорий зоны достаточного и избыточного увлажнения способствуют планировка почвы и нивелировка микро- и макро-понижений, в которых весной и после летних осадков наблюдается длительный застой воды.

б) На почвах с временным избыточным увлажнением для удаления избытка влаги целесообразно с осени делать гребни, способствующие увеличению физического испарения, а по бороздам между ними происходит поверхностный сток воды за пределы поля.

в) Почвы болотного типа, а также минеральные заболоченные нуждаются в осушительных мелиорациях – для отвода избыточной влаги.

Регулирование водного режима почв во влажной зоне с большим количеством годовых осадков не ограничивается осушительной направленностью. Эффективное средство улучшения влагообеспеченности растений в Нечерноземье – двустороннее регулирование влаги (отвод – орошение).

Все приемы окультуривания почвы – создание глубокого пахотного слоя, улучшение структурного состояния, увеличение общей пористости, рыхление пахотного горизонта и др. повышают влагоёмкость и способствуют накоплению и сохранению продуктивных запасов влаги в почве.

г) В зоне неустойчивого увлажнения и засушливых районах регулирование водного режима направлено на максимальное накопление влаги в почве и на рациональное её использование.

Способы влагонакопления:

1. Снегозадержание и задержка талых вод – для этого используют стерню, кулисные пары, валы из снега и др., зяблевая вспашка, вспашка поперёк склона, обвалование, щелевание, полосное размещение культур и др. приёмы.

2. Посадка лесных полос – наиболее эффективны ажурные и продувные лесные полосы.

3. Введение чистых и особенно чёрных паров.

4. Агротехнические приёмы – ранневесеннее боронование зяби, послепосевное прикатывание, культивация междурядий.

5. Внесение минеральных и органических удобрений способствует более экономному расходованию влаги на создание единицы урожая.

6. Мульчирование почвы - для сохранения влаги.

7. Орошение – в пустынно-степной зоне, улучшение водно-физических свойств почв и структурного состояния.

Воздушный режим почвы регулируют с помощью агротехнических и мелиоративных мероприятий. Приёмы по регулированию водного режима одновременно служат приёмами по поддержанию воздушного оптимального режима почв.