42.Газовая фаза почв

Газовая фаза почвы.Представляет собой почвенный воздух, который заполняет разнообразные пустоты (поры, трещины и т. п.), имеющиеся в почве и не занятые водой. Почвенный воздух существенно отличается от атмосферного и динамичен во времени.

Поры и пустоты почвенной массы, не заполненные водой, заня­ты почвенным воздухом. Несмотря на постоянную связь и газооб­мен с атмосферой, почвенный воздух несколько отличается от ат­мосферного по относительному содержанию входящих в его состав компонентов. Благодаря протекающим в почве биологическим и биохимическим процессам почвенный воздух по сравнению с ат­мосферным несколько обеднен кислородом и значительно обога­щен углекислотой. Большое значение в потреблении кислорода и накоплении углекислоты в почвенном воздухе имеют микроорга­низмы и высшая растительность. При дыхании корней расходуется кислород и выделяется углекислота, содержание которой в почвен­ном воздухе вблизи корней выше, чем в остальном объеме.

Микроорганизмы-гетеротрофы потребляют значительное коли­чество кислорода и продуцируют углекислоту при разложении орга­нических остатков. Некоторые микроорганизмы, разлагая углево­ды, образуют углекислоту и метан.

Чем обильнее и активнее микробное население почвы, тем больше потребляется кислорода и выделяется углекислоты.

Кислород расходуется также на окисление при процессах внутрипочвенного выветривания минералов, содержащих двухзарядные серу, марганец, железо и другие элементы с переменной зарядностью. Поэтому содержание углекислоты в почвенном воздухе всегда выше, чем в атмосферном: в атмосфере концентрация С0₂ состав­ляет 0,03 %_г в почвенном воздухе — 0,2—0,5 %, часто увеличиваясь до 1 %, а в тяжелых по гранулометрическому составу почвах при переувлажнении их и заболачивании возрастает до 5—10 %. Содер­жание кислорода в почвенном воздухе, наоборот, ниже, чем в ат­мосферном, и составляет 10—20%. При содержании 10—12% кис­лорода в почвенном воздухе растения при 18 °С развиваются еще нормально, при более высокой — плохо. Чем выше температура, тем больше требуется кислорода для нормального роста растений. При падении содержания кислорода в переувлажненных заболо­ченных почвах до 1—2 % рост корней замедляется, поглощение воды и питательных веществ ослабевает, прекращается рост над­земных частей.

Углекислота и кислород в почвенном воздухе являются, таким образом, антагонистами. Главным лимитирующим фактором жизни растений является не избыток углекислоты сам по себе, а сопут­ствующий ему недостаток в почвенном воздухе кислорода.

Имеются доказательства непосредственного поглощения корня­ми растений углекислоты почвенного воздуха. Ее доля в общем ко­личестве поглощаемой зелеными растениями углекислоты достаточно заметна.

В некоторых почвах, развивающихся при затрудненном возду­хообмене с приземной атмосферой, в почвенном воздухе накапли­ваются газообразные продукты разложения органических остатков: аммиак, сероводород, фосфористый водород, метан, атомарные во­дород, азот и др.

В почвенном воздухе обычно присутствуют летучие органичес­кие соединения, представляющие продукты жизнедеятельности не­которых анаэробных микроорганизмов. Значение летучих органи­ческих соединений в почвах очень велико. Они способны непос­редственно усваиваться аэробными микроорганизмами и корнями растений. В почвенном воздухе также содержатся водяные пары в количестве, близком к полному при данной температуре насыще­нию воздуха влагой.

Процессы обмена почвенного воздуха и его составляющих с при­земной атмосферой объединяются понятием «аэрация почвы».

факторами, регулирующими скорость, направления и объем воз­духообмена, являются:

1) изменения температуры почвы и атмосферы;

2) изменение влажности почвы;

3) изменение барометрического давления;

4) действие ветра.

Рассмотрим влияние первого — температурного — фактора. Сни­жение температуры сопровождается сжатием газов, а повышение — их расширением. Поэтому при понижении температуры почвы в нее из атмосферы поступают новые порции воздуха, при нагрева­нии почвы и расширении газов идет обратный ток воздуха из почвы в атмосферу. Эти процессы имеют суточный ритм, следуя суточно­му ходу изменения температуры почвы, и охватывают лишь верхние горизонты, где колебания температуры наиболее значительны.

Вторым фактором воздухообмена является изменение влажно­сти почвы, поступление в почву воды и заполнение пор сопровож­дается вытеснением из почвы воздуха, при просыхании почвы в освободившиеся поры устремляется воздух атмосферы. Этот фак­тор имеет большое значение в орошаемых и периодически затоп­ляемых почвах.

Третий фактор — понижение или повышение барометрического давления — также приводит к смене направления воздушного пото­ка из почвы в атмосферу и, наоборот, из атмосферы в почву. Он имеет значение лишь при существенных перепадах давления.

Четвертый фактор — ветер — играет некоторую роль в воздухо­обмене, так как может изменить у земной поверхности градиент атмосферного давления.

Обновление почвенного воздуха зависит от густоты раститель­ного покрова (в той или иной степени предохраняющего поверх­ность почв от непосредственного воздействия ветра).