Почвенный воздух и его значение для растений и почвы

 

Почва – трёхфазная система и в пространстве между частицами её твёрдой фазы находятся вода и воздух, причём масса этих фаз сильно различается. Масса воздушной фракции невелика:5…6 тонн в метровом слое почвы на гектаре, в то время как воды – 1500…4000 тонн, а твёрдой фазы – 10000…15000 тонн. Но роль её в жизни растений и почвы велика, и поэтому в почве обязательно должно находиться определённое количество воздуха. Он поступает в почву из атмосферы в процессе воздухообмена, а также образуется в ней в результате микробиологических и химических процессов.

Показателем содержания в почве воздуха является порозность аэрации или просто аэрация почвы. Она равна общей порозности за вычетом объёма, занятого водой. На пахотных почвах она колеблется, по данным почвоведов, от 8 до 36% и должна быть не менее 15% (рис. 1, 2).

 

Аэрация – величина переменная. Чем больше общая и некапиллярная пористость и меньше влажность почвы, тем аэрация выше; напротив, с увеличением плотности и влажности почвы она уменьшается.

Достаточная аэрация необходима для поддержания нормального состава почвенного воздуха. Каким же он должен быть? Сведения о составе почвенного воздуха на светло-каштановых почвах представлены в табл. 1.

Таблица 1

Состав почвенного воздуха на светло-каштановых почвах, %

(по данным А. В. Вадюнина, ТСХА)

Воздух	Газ
	N2	О2	СО2
Атмосферный	78,1	20,9	0,03
Почвенный	78,1	19,0…20,0	0,05…2
Максимальные изменения	Постоянная	До 1…3%	До 10%
Допустимые значения	-	Не менее 2…3%	Не более 1%

 

Для почвенного плодородия наибольшее значение имеют такие компоненты как О₂, СО₂ и водяной пар. Кислород почвенного воздуха необходим для дыхания корней, прорастания семян, жизнедеятельности аэробных микроорганизмов, а также протекания в почве окислительных процессов. При падении его содержания до 1…2%, корни растений замедляют свой рост, а также начинают отнимать кислород от растворённых в воде окисных соединений, превращая их в токсичные для растений закисные и вызывая самоотравление растений.

Важное значение имеет такой компонент почвенного воздуха как оксид углерода СО₂, который постоянно образуется в почве в результате различных биохимических процессов. Оттуда он поступает в атмосферу и используется для фотосинтеза растениями. Без этого уже через сутки растения поглотили бы всю углекислоту из приземного слоя атмосферы (10…20 м) и наступило бы углеродное голодание растений, так как до 90% потребляемой растениями углекислоты – почвенного происхождения.

Но если увеличение концентрации СО₂ в приземном слое воздуха процесс положительный, то при значительной (>1%) концентрации в почве он оказывает токсичное влияние на рост корней и почвенные микроорганизмы.

Важным компонентом почвенного воздуха является также и водяной пар. Он играет заметную роль в процессах передвижения почвенной влаги, а при конденсации переходит в капельно-жидкую форму, усвояемую растениями.

Таким образом, для поддержания благоприятного воздушного режима необходим постоянный воздухообмен между почвой и атмосферой, что происходит за счёт двух процессов – конвекции и диффузии.

Конвекция – передвижение всей воздушной массы в целом из почвы в атмосферу и наоборот (рис. 3).

 

Факторы конвекции:

1. изменение температуры почвы (днём почва нагревается, содержащийся в ней воздух расширяется и поступает в атмосферу – «выдох», ночью, когда она остывает и почвенный воздух сжимается, происходит «вдох»);

2. осадки, полив – вода вытесняет воздух из почвы и, напротив, при её иссушении атмосферный воздух поступает в почву;

3. ветер, который вентилирует почву;

4. изменение атмосферного давления (при его увеличении воздух из атмосферы поступает в почву и наоборот).

 

Диффузия – передвижение отдельных компонентов воздуха из-за изменения их концентрации в атмосферном и почвенном воздухе (рис. 4).

 

 

Так как концентрация СО₂ в почве всегда выше, он постоянно поступает из неё в атмосферу, где его меньше. Напротив, О₂ поступает из атмосферы в почву, где его меньше. Водяной пар может передвигаться в обе стороны, в зависимости от того, где его в данный момент больше.