Вопрос 48. Почвенный воздух, его состояние, состав

Почвенный воздух или газовая фаза почв – это смесь газообразных веществ, занимающая поровые пространства почвы и находящаяся в свободном, водорастворенном или адсорбированном состоянии.

Почвенный воздух формируется: путем заполнения поровых пространств воздухом из приземного слоя атмосферы; в результате диффузионных процессов, как следствие различия парциальных давлений отдельных газов почвенной газовой фазы и атмосферы; как продукт почвенных биохимических и химических процессов, включая дыхание почвенных организмов.

Формы почвенного воздуха:

Свободный почвенный воздух – это смесь газов и летучих органических соединений, свободно перемещающихся по системам почвенных поровых пространств, сообщающийся с воздухом атмосферы. Его объем в воздушно-сухой почве соответствует ее порозности. Обычно порозность почв составляет 25-60% от объема почв. Лишь в сухом состоянии весь этот объем может быть заполнен воздухом. Обычно почва содержит то или иное количество влаги, что соответственно, уменьшает количество воздуха. Чем выше влажность почвы, тем меньший объем занимает воздух и наоборот. При полной влагоемкости почвы газовая фаза присутствует только в растворенном состоянии.

Защемленный почвенный воздух – воздух, находящийся в порах, со всех сторон, изолированных водными пробками. Чем более тонкодисперсна почвенная масса и компактней ее упаковка, тем более большее количество защемленного воздуха она может иметь. Защемленный почвенных воздух неподвижен. Практически не участвует в газообмене между почвой и атмосферой, существенно препятствует фильтрации воды в почве, может вызвать разрушение почвенной структуры при колебаниях температуры, атмосферного давления, влажности.

Адсорбированный почвенный воздух – газы и летучие органические соединения, адсорбированные почвенными частицами на их поверхности. Чем более дисперсна почва, тем больше она содержит адсорбированных газов при данной температуре. Количество сорбированного воздуха зависит также от минералогического состава почв, от содержания органического вещества, влажности. Песок поглощает воздуха в 10 раз меньше, чем тяжелый суглинок, мелкодисперсный кварц сорбирует СО₂ в 100 раз меньше, чем гумус.

Растворенный воздух – газы, растворенные в почвенной воде. Растворенный воздух ограниченно участвует в аэрации, так как диффузия газов в водной среде затруднена. Однако растворенные газы играют большую роль в обеспечении физиологических потребностей растений, микроорганизмов, почвенной фауны, а также физико-химических и химических процессах в почвах.

По своему составу почвенный воздух отличается от атмосферного. Почвенный воздух содержит и другие газы - CH₄, H₂, H₂S. Состав атмосферного и почвенного воздуха:

К воздушным свойствам почвы относятся воздухоемкость и воздухопроницаемость. Воздухоемкость – способность почвы содержать то или иное количество воздуха, выраженное в % от объема почвы. Зависит от пористости почвы и ее влажности. Чем легче почва по гранулометрическому составу (ГМС), тем больше в ней крупных пор, свободных от воды, тем выше и воздухоемкость. Уменьшается с увеличением влажности, так как часть пор будет заполнена водой.

Воздухопроницаемость – способность почвы пропускать воздух. С этим понятием связано понятие газообмена. Зависит от ГМС и структуры почвы. Больше выражена в структурных почвах или почвах легкого ГМС. Между почвенным воздухом и приземным слоем атмосферы происходит постоянный газообмен. Состав почвенного воздуха меняется в течение года.

Атмосферный воздух имеет относительно постоянный состав, чего не бывает с почвенным воздухом. Содержание азота зависит от деятельности микроорганизмов. В заболоченных и болотных почвах заметно содержание NH₃, CH₄, H₂, H₂S.

В составе почвенного воздуха постоянно присутствуют летучие органические вещества, которые выделяются микроорганизмами. Это могут быть углеводороды, спирты, сложные альдегиды. Эти вещества могут поглощаться корнями растений.

Чаще других газов почвы изменяется содержание О₂ и CO₂. Выделение CO₂ из почвы в приземный слой атмосферы называют дыханием почвы. Отношение содержания диоксида углерода к содержанию кислорода называют коэффициентом дыхания. Для почв с плохим газообменом это отношение больше единицы. В таких почвах идут анаэробные процессы. Часть СО₂ может связываться химически, образуются гидрокарбонаты. В щелочных почвах этот процесс протекает интенсивно. СО₂ может выделиться не только за счет деятельности живых существ, но и воздействия кислот на карбонаты, превращении гидрокарбонатов в карбонаты.