Питання для самопідготовки:

1. Назвіть форми рідкої вологи у ґрунті. 2. Назвіть основні ґрунтово-гідрологічні константи. 3. Які показники відносяться до водних властивостей ґрунту? Дайте їм характеристику. 4. Від чого залежать водні властивості ґрунту? 5. Що розуміють під термінами «водний баланс ґрунту» та «водний режим ґрунту»? 6. Що таке доступна та недоступна для рослин волога? 7. Назвіть типи водного режиму ґрунтів та дайте їх характеристику. 8. В чому основні відмінності у формуванні водного режиму ґрунтів під лісами та відкритими ділянками? 9. В чому відмінність в динаміці вологості ґрунту під лісовими насадженнями та трав’янистою рослинністю? 10. Яка залежність існує між віком деревостанів та величиною витрати вологи?

Розділ 7. Газова фаза ґрунту

7.1. Склад ґрунтового повітря і повітряні властивості ґрунтів

Ґрунтове повітря - важливий і незамінний фактор життя рослин, інших ґрунтових організмів, а також активний фактор ґрунтоутворення. Газова фаза (повітря) у ґрунті включає ґрунтове повітря та пароподібну вологу і займає всі пори вільні від води. Відповідно кількість повітря в ґрунті залежить насамперед від поруватості та вологості ґрунту, тобто чим більше некапілярна поруватість і менша вологість ґрунту, тим більше повітря міститься в ґрунті і навпаки. Оскільки загальна поруватість у мінеральних ґрунтах сягає 30–70%, а в торфових і до 95%, то вміст повітря при сухому стані цих ґрунтів може сягати 30-95% об'єму ґрунту.

Максимальна кількість повітря, яку може вміщувати ґрунт в сухому стані непорушеної будови називається загальною повітро-ємністю ґрунту.

Однак у природних умовах у ґрунті завжди знаходиться певна кількість вологи, а тому вміст повітря буде нижче цих величин. Повітроємність ґрунту – це кількість повітря, яка міститься в ґрунті при даному рівні вологості. Тип ґрунту та його структурний стан безпосередньо впливають на кількість повітря в ньому.

Здатність ґрунту пропускати через себе повітря називається повітропроникністю. Повітропроникність – важлива умова газо-обміну між ґрунтом та атмосферою. Чим вища повітропроникність, тим краща аерація ґрунту та вищий вміст кисню в ґрунтовому повітрі. Повітропроникність грунтів залежить від їх гранулометрич-ного складу, складення, структурності, щільності. Повітря в ґрунті переміщається по порах незаповнених водою та неізольованих один від одного. Швидше повітря проходить через крупні пори, тому при наявності великої кількості крупних некапілярних пор створюються сприятливі умови для аерації грунтів. Значну роль у провітрюванні ґрунту відіграють ходи черв'яків, землериїв, крупне коріння рослин.

Встановлено, що за відсутності аерації не тільки знижується вбирання коренями рослин води та розчинених у ній речовин, а й погіршуються умови засвоєння мінеральних елементів живлення. Необхідна для цього енергія забезпечується диханням коренів. У корінні окислюються продукти асиміляції, які надходять з надземних частин рослин. Тому в природних умовах заболочування ґрунтів рослини можуть страждати від нестачі повітря в ґрунті та пов'язаних з цим несприятливих умов життя.

Ґрунтове повітря частково знаходиться в порах (вільне повітря), частково перебуває в поглиненому стані (повітря, адсорбоване часточками твердої фази ґрунту). Іноді виділяють ще й третій стан ґрунтового повітря - розчинене у ґрунтовому розчині повітря.

За своїм складом ґрунтове повітря може суттєво відрізняється від атмосферного (табл. 7.1).

Таблиця 7.1

Склад атмосферного і ґрунтового повітря, % до об’єму

Гази	Атмосферне повітря	Ґрунтове повітря
Нітроген (N2)	78,08	78,80-79,0
Оксиген (O2)	20,95	20,90-1,95
Вуглекислий газ (CO2)	0,03	0,10-19,0
Інші гази	0,04	залежить від динаміки N2, O2, СO2

Вільне повітря в ґрунті відрізняється від атмосферного головним чином підвищеним вмістом вуглекислого газу та дещо меншим вмістом оксигену. Якщо в атмосферному повітрі утримується в середньому 0,03% СО₂ та 20,96% О₂, то вільне повітря ґрунту утримує в середньому близько 0,25% СО₂ та 20,06% О₂. Відносна вологість ґрунтового повітря переважно наближається до 100%. Воно присутнє в некапілярних порах, легко обмінюється з атмосферним повітрям і вільно пересувається в ґрунті.

Поглинене повітря майже позбавлене оксигену і складається переважно з вуглекислого газу та нітрогену, тобто поглинене повіт-ря має інший склад. Найбільше поглиненого повітря міститься в сухих добре гумусованих ґрунтах важкого гранулометричного складу.

Розчинене ґрунтове повітря представлене набором газів, які розчиняються в ґрунтовій воді. Концентрація їх у воді зростає з підвищенням концентрації газів у вільному ґрунтовому повітрі, а також зі зниженням температури ґрунту (табл.7.2).

Таблиця 7.2

Розчинність газів у воді за різної температури (розмірність)

Т, °С	О2	СО2	Н2	NHз
10	0,038	1,134	3,325	910
15	0,034	1,019	2,945	802
20	0,031	0,878	2,582	711

Добре розчиняються у воді H₂S, вуглекислий газ, аміак, а оксиген - порівняно слабо. Розчинені гази в ґрунті можуть проявляти високу активність. Так, з насиченням ґрунтового розчину вуглекислим газом підвищується розчинність карбонатів, гіпсу та інших мінеральних сполук.

Кількість оксигену в ґрунті тим менша, чим більше розвинена на ньому рослинність, чим інтенсивніші в ньому мікробіологічні процеси.

В добре аерованих ґрунтах, вміст СО₂ у ґрунтовому повітрі протягом вегетаційного періоду не перевищує 1-2%, а вміст О₂ не буває нижче 18%. При надлишковому зволоженні, в ґрунтах важкого гранулометричного складу вміст О₂ може зменшуватись до 17-15% і нижче, а вміст СО₂ - сягати 4-6 % і більше. Динаміка вмісту О₂ та СО₂ в ґрунтовому повітрі визначається двома групами протилежних процесів: з одного боку споживанням оксигену та продукуванням СО₂ у грунтів, з іншого – швидкістю газообміну між атмосферним та ґрунтовим повітрям.

Вміст азоту в ґрунтовому повітрі не є величиною постійною: він може зменшуватися (при інтенсивному розвитку азотфіксуючих бульбочкових бактерій), або збільшуватися (внаслідок інтенсивної денітрифікації). У складі ґрунтового повітря можуть знаходитися в незначних кількостях леткі органічні сполуки у вигляді вуглеводнів жирного і ароматичного рядів, складні альдегіди, спирти і ін. У болотних і заболочених ґрунтах в його складі можуть бути NН₃, СН₄, Н₂, H₂S.