Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
2. Воздушные свойства почвы. Газообмен почвенного воздуха с атмосферным
К воздушным свойствам почвы относятся воздухоемкость и воздухопроницаемость.
Та часть объема почвы, которая занята воздухом при данной влажности, называется воздухоемкостью. Почвенный воздух заполняет все поры почвы, незанятые водой, и, следовательно, количество его зависит от пористости и влажности почвы. Чем выше пористость и меньше влажность почвы, тем больше в ней воздуха.
Очень важным воздушным свойством почвы является воздухопроницаемость, т.е. способность почвы пропускать через себя воздух. Воздухопроницаемость является непременным условием газообмена между почвой и атмосферным воздухом. Чем она полнее выражена, тем лучше происходит газообмен, тем больше в почвенном воздухе содержится кислорода и меньше углекислого газа. Воздух в почве передвигается по порам, не заполненным водой и не изолированным друг от друга. Чем крупнее поры аэрации, тем лучше выражена воздухопроницаемость. На структурных почвах, где наряду с капиллярными порами имеется достаточное количество крупных некапиллярных пор, создаются наиболее благоприятные условия для воздухопроницаемости.
Процессы обмена почвенного воздуха с атмосферным называют аэрацией или газообменом. Газообмен осуществляется через систему воздухоносных пор почвы, сообщающихся между собой и с атмосферой. К факторам, вызывающим газообмен, относятся:
1) диффузия;
2) изменение температуры почвы;
3) изменение барометрического давления;
4) изменение количества влаги в почве под влиянием осадков, орошения и испарения;
5) влияние ветра;
6) изменение уровня грунтовых вод или верховодки.
Диффузия – процесс перемещения газов в соответствии с их парциальным давлением. Поскольку в почвенном воздухе концентрация кислорода всегда меньше, а углекислого газа больше, чем в атмосфере, то под влиянием диффузии создаются условия для непрерывного поступления кислорода в почву и выделения СО2 в атмосферу.
Изменение температуры и барометрического давления также обусловливает газообмен, так как при этом происходит сжатие или расширение почвенного воздуха. По расчетам Н.П. Поясова, во время дневного нагревания темно-каштановой почвы, из слоя от поверхности до глубины проникновения суточной температурной волны выталкивается около 1,4 % почвенного воздуха, что говорит о малой эффективности этого фактора газообмена.
Поступление влаги в почву с осадками или при орошении вызывает сжатие почвенного воздуха, его выталкивание наружу и засасывание атмосферного воздуха. Выпадающие дожди, по подсчетам Роммеля, могут обеспечить лишь 6-8 % всего газообмена. Газообмен происходит и при испарении воды из почвы, когда на место испарившейся воды поступает равное по объему количество атмосферного воздуха. Поскольку этот процесс протекает медленно, то и его значение в газообмене незначительно.
Влияние ветра на газообмен обычно невелико и зависит от скорости ветра, от макро- и микрорельефа, от структуры почвы и характера ее обработки. Наибольший газообмен под влиянием ветра проявляется на пористых почвах без растительности.
Все рассмотренные факторы газообмена действуют в природных условиях совместно, и в процессе газообмена проявляется их суммарный эффект. Однако главным и непрерывно действующим фактором поступления кислорода в почву и удаления углекислого газа из нее следует признать диффузию.