Состав почвенного воздуха и воздушные свойства почв

Почвенный воздух – это смесь газов и летучих органических соединений, заполняющий поры почвы, свободные от воды. Главным источником почвенного воздуха является атмосферный воздух и газы, образующиеся в самой почве. Попадая в почву, атмосферный воздух претерпевает значительные изменения. Поэтому состав почвенного воздуха динамичен и отличается от атмосферного воздуха. Изменение состава почвенного воздуха происходит вследствие процессов жизнедеятельности организмов, дыхания корней растений и почвенной фауны, в результате окисления органического вещества. Трансформация атмосферного воздуха в почве тем интенсивнее, чем выше ее энергетический потенциал и биологическая активность, а также зависит от сложности удаления газов из почвенного профиля.

В зависимости от количественного содержания, в почвах различают макрогазы и микрогазы. К макрогазам относятся азот, кислород, углекислый газ, к микрогазам – СО, N₂О, NО₂, предельные и непредельные углеводороды, водород, сероводород, аммиак, эфиры, пары органических и неорганических кислот и другие.

Из всех газов почвенного воздуха наиболее динамичны кислород и углекислый газ. Это объясняется непрерывным поступлением кислорода, необходимого для дыхания почвенной фауны и флоры и образованием углекислоты как следствие процессов окисления органического вещества почвы и активной жизнедеятельности почвенных организмов. В почвенном воздухе содержание СО₂ может доходить до 4-6%, а содержание О₂ не превышать 15%, содержание азота мало отличается от атмосферного, при этом в почве обнаруживается характерный продукт денитрификации – закись азота.

Состав почвенного воздуха различен для различных почвенных горизонтов, различных типов почв и изменяется по сезонам года в связи с колебаниями влажности почвы, разложением животных и растительных остатков, внесением органических удобрений.

Формы почвенного воздуха

Почвенный воздух находится в почве в трех состояниях:

- собственно почвенный воздух (свободный и защемленный),

- адсорбированный,

- растворенный.

Свободный почвенный воздух – это смесь газов и летучих органических соединений, размещается в капиллярных и некапиллярных почвенных порах. Он обладает большой подвижностью и способен свободно перемещаться в почве и активно обмениваться с атмосферой. Его объем в воздушно-сухой почве соответствует ее пористости. При увлажнении почвы количество воздуха уменьшается пропорционально насыщению влагой.

Защемленный почвенный воздух – воздух, который находится в порах, со всех сторон изолированных водными пробками. Максимальное количество защемленного воздуха имеют тонкодисперсные уплотненные почвы. Этот воздух неподвижен и 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.

Адсорбированный почвенный воздух – это газы и летучие органические соединения, сорбированные поверхностью твердой фазы почвы. Чем выше степень дисперсности почвы, тем больше сорбированных газов при данной температуре она содержит. Количество сорбированного воздуха зависит от минералогического состава почв, их влажности и количества органических веществ. Адсорбция газов сильнее проявляется в почвах тяжелого гранулометрического состава, богатых органическим веществом.

Газы сорбируются в зависимости от строения их молекул и дипольного момента. Хуже всех сорбируется азот, лучшими сорбционными способностями обладает кислород и углекислый газ, самая высокая сорбция – у аммиака.

Растворенный почвенный воздух – это газы, растворенные в почвенной воде. Повышение давления повышает растворимость газов, понижение давления способствует переходу газов из почвенного раствора в почвенный воздух. Увеличение концентрации того или иного газа в составе почвенного воздуха вызывает увеличение этого газа в почвенном растворе. Понижение температуры почвы приводит к повышению растворимости всех почвенных газов. Хорошо растворяются в воде аммиак, сероводород, углекислый газ, растворимость кислорода небольшая. Растворенные газы проявляют высокую активность и играют большую роль в обеспечении физиологических потребностей почвенной флоры и фауны.