Почвенный воздух и воздушный режим почвы

5. Воздушный режим  почв и его регулирование

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.

Воздушный режим почв подвержен суточной, сезонной, годовой и многолетней изменчивости и находится в прямой зависимости от свойств почв (физических, химических, физико-химических, биологических), погодных условий, характера растительности, возделываемой культуры, агротехники.

Наиболее благоприятно воздушный  режим складывается в структурных  почвах, обладающих рыхлым сложением, способных быстро проводить и  перераспределять поступающие в  них воду и воздух.

В улучшении воздушного режима нуждаются  многие почвы, особенно с постоянным или временным избыточным увлажнением.

Регулируют воздушный режим с помощью агротехнических и мелиоративных мероприятий.

На заболоченных почвах агротехнические мероприятия можно применять только после коренной их мелиорации  - осушения. Необходимость улучшения аэрации почв выявляют на основании изучения основных показателей воздушного режима: содержания или запаса почвенного воздуха, воздухопроницаемости, скорости диффузии газов, дыхания почвы, состава почвенного воздуха. Все эти показатели тесно взаимосвязаны, однако каждый в отдельности не полно характеризует условия аэрации.

Содержание воздуха в легких почвах (песчаных и супесчаных), а  также в суглинистых и глинистых, обладающих агрономически ценной структурой, поддерживается в верхних горизонтах в течение вегетации растений на достаточно высоком уровне (20—25 % объема почвы). В бесструктурных почвах тяжелого механического состава содержание почвенного воздуха зависит от состояния уплотнения и увлажнения почвы, даже при оптимальной влажности в таких почвах растения могут страдать от недостатка О₂ и избытка СО₂.

Большой вред приносит почвенная корка, образующаяся на бесструктурных почвах. Она обладает значительной плотностью и низкой пористостью. Почвенная  корка уже при влажности 17 % (22,2 % объема почвы) препятствует нормальной аэрации.

Значение пор аэрации для  осуществления газообмена изменяется в зависимости от свойств почв и их температурного режима. Так, благоприятный  состав почвенного воздуха, когда содержание СО₂ не превышает 2—3 %, а концентрация кислорода не падает ниже 19—18 %, поддерживается в суглинистых дерново-подзолистых почвах при содержании воздуха более 20 % объема почвы, если температура почвы превышает 15 °С. При температуре почвы 10—15 °С условия аэрации обеспечиваются при более низком содержании воздуха — 15—20 % объема почвы.

В перегнойно-торфяных почвах для  нормального газообмена минимальная  величина пор аэрации составляет 35 % объема почвы при температуре  свыше 15˚С, а при температуре 10—15 °С — 30 % объема почвы.

 Все приемы обработки почвы, улучшающие ее сложение, увеличивающие общий объем пор и пор аэрации, усиливают интенсивность газообмена, уменьшают концентрацию СО₂, увеличивают содержание О₂ в почве.

Интенсивность дыхания почвы—характерный  показатель воздушного режима. Величина дыхания почвы колеблется в широких пределах (от 0,5 до 10 кг/га на 1 м² и более) в зависимости от свойств почв, гидротермических условий, характера растительности. Наиболее активно СО₂ выделяется из почвы в период наиболее интенсивного роста корневой и вегетативной массы растений при благоприятных влажности и температуре.

Широко используется оценка условий аэрации почв по составу почвенного воздуха. Концентрация СО₂ выше 2—З %, а О₂ ниже 19—18 % ограничивает продуктивность многих сельскохозяйственных культур. В ряду по требованию к условиям аэрации их можно расположить следующим образом: картофель > кукуруза > зерновые > многолетние травы.

Для растений большое значение имеет продолжительность периода с неблагоприятной аэрацией, поэтому необходимо знать динамику состава почвенного воздуха.

Суточная динамика СО₂ и О₂ распространяется до глубины 30—50 см в соответствии с колебаниями температуры. Обновление состава почвенного воздуха возможно на 10—15 %.

В годовом цикле динамики О₂ и СО₂ в почвенном воздухе максимальное содержание О₂ и минимальное СО₂ приходится на летний период, а осенью и зимой почвенно-грунтовая толща освобождается от ранее накопленного углекислого газа. В течение вегетационного периода состав почвенного воздуха значительно изменяется в зависимости от погодных условий. При оптимальной влажности с повышением температуры почвы содержание СО₂ в почвенном воздухе увеличивается, а О₂ уменьшается. При высокой температуре и низкой влажности (близкой к влажности завядания) состав почвенного воздуха мало отличается от атмосферного.

В почвах нормального увлажнения содержание О₂ в почвенном воздухе, как правило, уменьшается от верхних горизонтов к нижним, количество же СО₂, наоборот, увеличивается. В почвах с затрудненным газообменом максимальные концентрации СО₂ и минимальные О₂ характерны для верхней или средней части профиля почвы.

Воздушный режим почв оптимизируется при их окультуривании. Регулирование  реакции среды, применение органических и минеральных удобрений, орошение почв активизируют биологические процессы в почвах, повышают интенсивность дыхания почв при наличии доступной влаги. Однако это лишь одна сторона газообмена. С улучшением агрохимических свойств почв при их окультуривании физические свойства существенно не изменяются без внесения достаточного количества органических удобрений. При достатке воды и питательных веществ на многих почвах, не обладающих благоприятными физическими свойствами, обнаруживается несоответствие между скоростью образования СО₂ и потребления О₂ и диффузией газов через почву, а в результате увеличивается содержание СО₂ и уменьшается концентрация О₂ в почвенном воздухе.

Создание глубокого пахотного слоя, рыхление подпахотного, умеренное орошение, ликвидация почвенной корки — важные приемы регулирования воздушного режима на малогумусных почвах тяжелого механического состава. Практика интенсивного земледелия показывает, что применение глубокого предпосадочного рыхления под картофель на дерново-подзлистых почвах улучшает аэрацию почв и обеспечивает планируемые высокие урожаи.