Воздушный режим почв и его регулирование

Основные понятия

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

Почвенный воздух находится в почве в трех состояниях: свободном, адсорбированном и растворимом.

Свободный почвенный воздух, находясь в крупных некапилляр­ных и капиллярных порах почвы, свободно перемещается в ней, обеспечивает аэрацию почв и газообмен между почвой и атмосферой.

Защемленный почвенный воздух находится в порах и со всех сторон изолирован водными пробками. В глинистых почвах содержание защемленного воздуха может достигать 12 % и более, в среднем же 6—8 % общего объема почвы. Защем­ленный воздух неподвижен, практически не участвует в газообме­не, препятствует фильтрации воды в почве. Вырываясь из пор при защемлении водой, защемленный воздух может вызвать разрушение почвенной структуры.

Адсорбированный почвенный воздух – газы и летучие органические соединения, адсорбированные на поверхности почвенных частиц. Газы в зависимости от их свойств адсорбируются в такой последовательности: N₂ < О₂ < СО₂ < NH₃. Более активно, чем газы, частицы почвы поглощают пары воды.

Растворенный почвенный воздух—газы, растворенные в почвенной воде. Растворимость газов в почвенной воде возрастает с повышением их концентрации в свободном почвенном воздухе, а также с понижением температуры почвы

Процесс поступления атмосферного воздуха в почву и замещение им почвенного воздуха называется аэрацией почвы. Газообмен осуществляется через систему воздухоносных пор почвы, сообщающихся между собой и атмосферой. К факторам, обусловливающим газообмен, относятся: диффузия, изменение температуры почвы, барометрического давления и испарения, влияние ветра, изменение уровня грунтовых вод или верховодки.

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.

Этот процесс происходит по свободному от воды поровому пространству почвы. При снижении порозности аэрации развиваются неблагоприятные почвенные процессы, растения страдают от недостатка воздуха. Критические значения порозности аэрации, при которой замедляется рост корней, начинают доминировать анаэробные процессы, заметно изменяются условия функционирования почвенной биоты, наступает при величинах ее менее 10%. При 5% наблюдается гибель растений, что считается нижним пределом пористости аэрации.

Способность почв к аэрации характеризуют воздухоемкостью. Это объемный процент, занимаемый воздухом в почве при влажности, соответствующей наименьшей влагоемкости. Оптимальный диапазон воздухоемкости составляет: для песчаных почв 20-25%, суглинистых 15-20%, глинистых - более 10%. Поддержание оптимальной порозности аэрации – важная задача регулирования водно-воздушного режима.

Понятие аэрации близко к понятию воздухообмена. Отличие заключается лишь в том, что процесс воздухообмена включает описание и тех сил, процессов, которые его вызывают, например изменение атмосферного давления, температуры почвы и пр. Все эти динамические процессы (аэрация, воздухообмен) определяются таким почвенным параметром, как воздухопроницаемость - К_а. Этот параметр связан с пористостью аэрации по степенному закону: К_а = msⁿ_air , где п и т- эмпирические параметры.

Воздухопроницаемость усиливается с увеличением размера пор. В структурных почвах, где наряду с капиллярными порами достаточно крупных некапиллярных пор, создаются наиболее благоприятные условия для воздухопроницаемости.