7.3. Роль со2 та о2 в ґрунтових процесах і розвитку рослин

Склад ґрунтового повітря спричиняє різносторонній вплив на стан та властивості грунтів, процеси ґрунтоутворення, а також прямо чи опосередковано впливає на ріст та розвиток рослин. Вирішальне значення має вміст оксигену та вуглекислого газу, які є найбільш важливими компонентами ґрунтового повітря.

Значення оксигену. Для оптимальної життєдіяльності більшості рослин їх корені повинні мати можливість засвоювати з ґрунтового повітря кисень і виділяти в навколишній простір ґрунту вуглекислий газ. Тому у ґрунті, в його порах, повинна міститися достатня кількість повітря, а в ньому - оксигену (не менше 18-19%). Лише деякі рослини-гідрофіти (очерет, з культурних - рис), стебла яких мають специфічну тканину - паренхіму здатні подавати до коріння атмосферне повітря, а отже і оксиген та нормально росту в умовах перезволоження. Оксиген і належна аерація необхідні для життєдіяльності рослин і корисної мікрофлори ґрунту, що бере участь у перетворенні валових запасів поживних речовин (нітрогену, фосфору, калію і ін.) в окислені, найбільш засвоювані рослинами форми. Особливо реагує на нестачу оксигену насіння, що проростає, а підвищений вміст вуглекислого газу в ґрунтовому повітрі затримує його проростання.

Опосередковано нестача оксигену на розвиток рослин проявля-ється через зміни стану та властивостей ґрунту. При зниженні у ґрунтовому повітрі вмісту оксигену та його нестачі розвиваються анаеробні процеси, відбувається зниження окисно-відновного поте-нціалу, відбувається накопичення закисних сполук, часто токсичних для рослин.

У ґрунті широко розповсюджені окисно-відновні реакції і тому його можна розглядати як складну окисно-відновну систему. Під процесами окиснення розуміють: приєднання оксигену; віддачу гідрогену; втрату електронів.

Частина процесів окиснення є незворотними. Це окиснення орга-нічної речовини, процеси гуміфікації. Більшість реакцій окиснення-відновлення хімічних елементів є зворотними: Fe³⁺↔Fe²⁺; Mn⁴⁺↔Mn²⁺; N⁵⁺↔N³⁺.

Основним окислювачем у ґрунті є оксиген повітря та ґрунтового розчину, тому характер окисно-відновних процесів тісно пов’язаний з умовами аерації. При зниженні вмісту оксигену у ґрунтовому повітрі до 5-2,5% у дерново-підзолистих ґрунтах формуються стійкі анаеробні умови.

Ступінь прояву оксидно-відновних процесів у ґрунті кількісно виражають окисно-відновним потенціалом (ОВП). Оптимальний повітряний і водний режими і окисно-відновні умови ґрунту мають місце при значеннях показника ОВП у межах 300-500 мВ. При значеннях ОВП < 200 мВ у ґрунті переважають відновні процеси над окисними, що свідчить про несприятливий повітряній режим, а при значеннях ОВП > 600 мВ - про несприятливий водний режим ґрунту.

При тривалому зниженні ОВП та переважанні анаеробних умов у ґрунті відбувається накопичення закисних мінеральних сполук феруму, мангану тощо, сповільнюються процеси мінералізації органічних решток, відбувається накопичення торфу, оглеєння мінеральної частини грунтів.

Роль вуглекислого газу. Висока концентрація вуглекислого газу в ґрунтовому повітрі може мати негативний вплив на ріст та розвиток рослин. Особливо реагує на нестачу оксигену насіння, що проростає, а підвищений вміст, вуглекислого газу в ґрунтовому повітрі затримує ростові процеси. Беручи до уваги токсичність значної кількості (>2-3%) вуглекислого газу для рослин, у той же час потрібно вказати на необхідність його присутності в ґрунтовому повітрі в оптимальних межах.

Встановлено, що коріння рослин, як і листя, засвоює вуглекис-лий газ, що передається по стеблу до листя і є вихідним матеріалом для фотосинтезу. Значною є роль вуглекислоти в обмінному засвоєнні коренями рослин інших елементів живлення, в першу чергу калію, безпосередньо з ґрунтових калієвмісних мінералів. Крім того, ґрунт, за деякими даними, є основним джерелом вуглекислого газу для рослин, виділяючись в атмосферу в процесі „дихання”, який необхідний для фотосинтезу.

Вуглекислий газ має важливе значення в хімічних процесах вивітрювання мінеральної частини ґрунту, посилюючи розчинність карбонатів (розчинність карбонатів 0,013 г/л при відсутності СО₂ і 0,4884 г/л при 10% СО₂).

Опосередковано вплив високих концентрацій вуглекислого газу проявляється у зміні видового складу мікроорганізмів у ґрунтах, розвитку анаеробної мікрофлори, накопиченні закисних сполук та відновних форм хімічних елементів (СН₄, NH₂, NH₃, H₂S, Fe⁺²).