Воздушный режим почвы и его регулирование в земледелии.

Почвенный воздух — один из факторов жизни растений. Кислород воздуха необходим для прорастания семян, дыхания корней растений, почвенных микроорганизмов. Он участвует в реакциях окисления минеральных и органических веществ. При окислении органического вещества почвы происходит круговорот углерода, азота, фосфора и других элементов питания. При недостатке кислорода ослабляются дыхание, обмен веществ, а при отсутствии в почве свободного кислорода прекращается развитие растений. Косвенное влияние недостатка кислорода в почве связано с понижением окислительно-восстановительного потенциала, развитием анаэробных процессов, образованием токсичных для растений соединений, снижением доступных питательных веществ, ухудшением физических свойств почвы. Все это в конечном итоге способствует снижению плодородия почвы и урожая растений.

Состав почвенного воздуха отличается от атмосферного. В атмосферном воздухе содержание азота составляет 78 % (к объему), кислорода — 21, диоксида углерода — 0,03, в почвенном — соответственно 78...80, 5...20, 0,1.„15,0 % (по Н. П. Ремезову). Как видно из приведенных данных, в почвенном воздухе по сравнению с атмосферным меньше кислорода и больше диоксида углерода. Если состав атмосферного воздуха довольно постоянный, то содержание кислорода и диоксида углерода в почвенном воздухе может сильно колебаться.

Оптимальное содержание кислорода в почвенном воздухе около 20 %. При такой обеспеченности кислородом в почве развиваются аэробные процессы и создаются благоприятные условия для произрастания растений.

Второй важный компонент почвенного воздуха — диоксид углерода. Высокое содержание его в почве отрицательно действует на семена, корни и урожай растений. Однако С0₂ необходим для фотосинтеза. Установлено, что от 38 до 72 % диоксида углерода поступает в растения из почвенного воздуха при «дыхании» почвы.

Количество воздуха в почве и его состав зависят от ее воздухоемкости и воздухопроницаемости, а также от пористости и влажности, так как почвенный воздух занимает все поры, в которых нет воды.

Воздухоемкость — это способность почвы содержать в себе определенное количество воздуха. Она зависит от пористости и влажности почвы. Чем выше пористость и меньше влажность почвы, тем больше воздухоемкость. На воздухоемкость влияют гранулометрический состав и структура почвы. Чем структурнее почва, тем больше в ней крупных некапиллярных пор, свободных от воды, а следовательно, выше ее влагоемкость. В распыленных бесструктурных почвах мало воздуха. Нормальная аэрация почв обеспечивается в том случае, если воздухоемкость превышает 15 % объема почвы.

Воздухопроницаемость — способность почвы пропускать через себя воздух. Чем полнее она выражена, тем лучше происходит газообмен, тем больше в почвенном воздухе содержится кислорода и меньше диоксида углерода. Воздухопроницаемость зависит от гранулометрического состава почвы, ее оструктуренности, объема пор между агрегатами.

Газообмен почвенного воздуха с атмосферным (аэрация) происходит через систему воздухоносных пор под действием диффузии барометрического давления, изменения температуры почвы, уровня грунтовых вод, количества влаги в почве (зависит от атмосферных осадков, орошения и испарения), а также под действием ветра.

Диффузия обусловлена тем, что в почвенном воздухе концентрация кислорода всегда меньше, а диоксида углерода больше, чем в атмосфере. При этом кислород непрерывно поступает в почву, а СО₂выделяется в атмосферу.

Изменение температуры и барометрического давления вызывает сжатие или расширение почвенного воздуха, а следовательно, и газообмен.

Изменение количества влаги в почве и уровня фунтовых вод способствует газообмену, так как влага атмосферных осадков вытесняет почвенный воздух, а испарение воды из почвы и повышение уровня грунтовых вод вызывают всасывание атмосферного воздуха.

Влияние ветра на газообмен сильнее проявляется на пористых почвах, на которых отсутствует растительность.

Перечисленные факторы действуют на газообмен совместно, однако главным фактором поступления кислорода в почву и удаления диоксида углерода из нее считается диффузия.

Динамика кислорода и СО₂ почвенного воздуха зависит от типа почвы, ее физических и биологических свойств, химического состава, времени года, погодных условий, а также от использования земель. В обрабатываемой почве состав воздуха обусловлен агротехникой и фазой развития возделываемой культуры. От содержания влаги в почве и температуры зависят биологические и биохимические процессы, а следовательно, интенсивность потребления кислорода и продуцирование диоксида углерода. Огромное количество почвенных организмов в процессе дыхания потребляют кислород и выделяют СО₂. Основные потребители кислорода в почве — корневые системы растения, микроорганизмы и почвенные животные. Потребление кислорода высшими и низшими растениями зависит от их биологических особенностей и возраста, а также от температуры и влажности среды и других причин. При увеличении температуры с 5 до 30 °С интенсивность поглощения кислорода и выделения диоксида углерода возрастает в 10 раз. Динамика этих газов в почве сильно подвержена сезонным колебаниям, так как смена времен года сопровождается резким изменением температуры и влажности. Летом потребление кислорода и выделение СО₂ в несколько раз больше, чем ранней весной и поздней осенью.

Регулировать воздушный режим почв можно с помощью агротехнических и мелиоративных приемов. Большое значение имеют такие мероприятия по обеспечению нормального газообмена, как разрушение почвенной корки и поддержание поверхности почвы в рыхлом состоянии, а также приемы обработки почвы, направленные на увеличение некапиллярной скважности, повышающей воздухопроницаемость почвы, и др.

В производственных условиях после полива или дождей почва расплывается, а после высыхания на ее поверхности образуется плотная корка. Если эту корку не разрушить, то проростки семян не выйдут на поверхность и погибнут от недостатка воздуха. Рыхление междурядий способствует повышению аэрации и обеспечивает значительную прибавку урожая.

Улучшение воздушного режима особенно необходимо там, где распространены почвы с избыточным увлажнением. Продуктивность угодий на болотных и заболоченных почвах ограничена плохой аэрацией и недостатком кислорода. Поэтому воздушный режим этих почв регулируют с помощью осушения.