33. Почвенный воздух и его основные формы. Химический состав почвенного воздуха в сравнении с атмосферным.

33. Почвенный воздух и его основные формы. Химический состав почвенного воздуха в сравнении с атмосферным.

Почвенным воздухом называется смесь газов и летучих органических соединений, заполняющих поры почвы, свободные от воды. Процесс обмена почвенного воздуха с атмосферным называют газообменом или аэрацией. При недостатке кислорода и избытке углекислого газа в почвенном воздухе развитие растений замедляется. Замедляется рост корней, снижается поглощение воды и питательных веществ. Отсутствие кислорода приводит к отмиранию корней и гибели растений. Кроме прямого воздействия на растения, кислородная недостаточность косвенно влияет на продуктивность растений, способствуя развитию восстановительных процессов в почве.

Формы почвенного воздуха. Почвенный воздух находится в почве в защемленном, свободном, адсорбированном и растворенном состоянии.

Защемлённый почвенный воздух – воздух, находящийся в порах, со всех сторон изолированных водными пробками. Чем более тонкодисперсная почвенная масса и компактней ее упаковка, тем большее количество защемленного воздуха она может иметь. В суглинистых почвах содержание защемленного воздуха достигает более 12 % от общего объема почвы или более четвертой части всего порового пространства. Защемленный воздух неподвижен, практически не участвует в газообмене между почвой и атмосферой, существенно препятствует фильтрации воды в почве, может вызывать разрушение почвенной структуры при колебаниях температуры, атмосферного давления, влажности.

Свободный воздух размещается в некапиллярных и капиллярных порах почвы, обладая подвижностью, способен свободно перемещаться в почве и обмениваться с атмосферным. Наибольшее значение в аэрации почв имеет воздух некапиллярных пор, практически всегда свободных от воды.

Адсорбированный почвенный воздух – газы, сорбированные поверхностью твердой фазы почвы. Чем более дисперсна почва, тем больше содержит она адсорбированных газов при данной температуре. Песок поглощает в 10 раз меньше, чем тяжелый суглинок. Адсорбция газов сильно проявляется и в почвах, богатых органическим веществом. Наибольшее количество адсорбированного воздуха характерно для сухих почв, т. к. твердые частицы почвы активнее поглощают пары воды, чем газы.

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. Хорошо растворяются в воде аммиак, сероводород, углекислый газ. Растворимость кислорода сравнительно небольшая. Растворенный воздух ограниченно участвует в аэрации почвы, т. к. диффузия газов в водной среде затруднена. Однако растворенные газы играют большую роль в обеспеченности физиологических потребностей растений, микроорганизмов, почвенной фауны, а также физико-химических процессах, протекающих в почвах.

34. Воздушно-физические свойства почв. Воздухообмен и воздушный режим почв.

Это совокупность ряда физических свойств почв, определяющих состояние почвенного воздуха в профиле. Наиболее важными из них являются воздухоёмкость, воздухосодержание, воздухопроницаемость, аэрация.

Воздухоёмкостью почв называют максимально возможное количество воздуха, выраженное в процентах по объему, которое содержится в воздушно-сухой почве ненарушенного строения при нормальных условиях.

Воздухоёмкость почв зависит от их гранулометрического состава, сложения, степени оструктуренности. По характеру влияния на состояние почвенного воздуха следует различать капиллярную и некапиллярную воздухоёмкость.

Почвенный воздух, размещенный в капиллярных порах малого диаметра, характеризует капиллярную воздухоёмкость почв. Высокий процент капиллярной воздухоемкости указывает на малую подвижность почвенного воздуха, затрудненную транспортировку газов в пределах почвенного профиля, высокое содержание защемленного и сорбированного воздуха. Преобладание капиллярной воздухоемкости характерно для тяжелых, бесструктурных, плотных, набухающих почв. При высоких уровнях увлажнения капиллярная воздухоёмкость не обеспечивает аэрацию почв, создает анаэробные зоны и благоприятствует развитию внутрипочвенного оглеения.

Существенное значение для обеспечения нормальной аэрации почв имеет некапиллярная воздухоёмкость (пористость аэрации) – воздухоёмкость межагрегатных пор, трещин и камер корней и червей в почвенной толще; связана в основном со свободным почвенным воздухом. Некапиллярная воздухоёмкость определяет количество воздуха, существующего в почвах при их капиллярном насыщении влагой.

Количество воздуха, содержащегося в почве при определенном уровне естественного увлажнения, называют воздухосодержанием.

Особое значение имеет воздухоёмкость почвы, соответствующая наименьшей влагоемкости и являющаяся аналогом некапиллярной пористости. Если объем пор, занятых воздухом при наименьшей влагоемкости, составляет 15 %, то аэрация почв недостаточная, чтобы обеспечить благоприятный состав почвенного воздуха. Оптимальные условия для газообмена создаются при содержании воздуха в минеральных почвах 20-25 %, в торфянистых – 30-40 %.

Воздухопроницаемость – способность почв пропускать через себя воздух. Воздухопроницаемость определяет скорость газообмена между почвой и атмосферой. Чем полнее выражена воздухопроницаемость, тем лучше газообмен, тем больше в почвенном воздухе кислорода и меньше углекислого газа.

Воздухопроницаемость зависит от ГС почвы, ее плотности, влажности и структуры. Воздухопроницаемость определяется главным образом некапиллярной порозностью. Воздух передвигается по порам, не заполненным водой и не изолированным друг от друга. Чем крупнее поры аэрации, тем лучше воздухопроницаемость. В структурных почвах, где наряду с капиллярными порами имеется достаточное количество крупных некапиллярных пор, создаются наиболее благоприятные условия для воздухопроницаемости. Особое внимание при исследовании воздухопроницаемости следует обращать на состояние поверхности почвы, ее разрыхленности, наличия корок, трещин.