Повітряні властивості і повітряний режим ґрунтів
Важливою складовою частиною ґрунту є газова фаза, або ґрунтове повітря. До складу ґрунтового повітря входить суміш газів і летких органічних сполук. Наявність у ґрунтових порах необхідної кількості повітря є важливою умовою формування врожаю рослин. Більшість рослин не може існувати без постійного надходження кисню до корінців і видалення вуглекислого газу з ґрунту. Процес обміну ґрунтового повітря з атмосферним називається газообміном, або аерацією. Аерація — важливий фактор, що визначає продуктивність ґрунтів.
У ґрунті повітря знаходиться у декількох фізичних станах: власне ґрунтове повітря — вільне і защемлене, адсорбовані і розчинені гази. Вільне ґрунтове повітря — це суміш газів і летких органічних сполук, що заповнюють некапілярні і капілярні пори ґрунту, швидко пересуваються і обмінюються з приземним шаром атмосферного повітря. Защемлене ґрунтове повітря знаходиться в порах, що ізольовані з усіх боків водними пробками. Защемлене повітря нерухоме, практично не приймає участі в газообміні між ґрунтом і атмосферою. В добре оструктурених суглинкових ґрунтах вміст защемленого повітря може досягати 12% від загального об'єму ґрунту, що складає майже четверту частину від його загальної пористості.
Адсорбоване ґрунтове повітря знаходиться на поверхні твердої фази ґрунту. Це явище характерне для ґрунтів з важким гранулометричним складом. Розчинене ґрунтове повітря — це гази, що містяться в ґрунтовому розчині. Добре розчиняються у воді вуглекислий газ, аміак, сірководень. Розчинність кисню порівняно невелика, проте його наявність у воді забезпечує окисні властивості ґрунтового розчину.
Сукупність усіх явищ надходження повітря в ґрунт, пересування його у профілі, зміна складу і фізичного стану при взаємодії з твердою, рідкою та живою фазами ґрунту називається повітряним режимом ґрунту.
Повітряний режим ґрунту має добову, сезонну, річну та багаторічну динаміку і залежить від властивостей ґрунту, погодних умов, наявності рослинного покриву та агротехніки. Найсприятливіший повітряний режим створюється в оструктурених ґрунтах, що мають пухке складення.
Вільне ґрунтове повітря має певні властивості. Головна з них — висока динамічність. Найбільш динамічними в ґрунтовому повітрі є кисень і вуглекислий газ. їх вміст значною мірою залежить від інтенсивності поглинання кисню і виділення вуглекислого газу. Так, вміст вуглекислого газу в ґрунтовому повітрі може бути в десятки, а то й у сотні разів вищий, ніж в атмосферному. Водночас концентрація кисню може зменшитись з 20,9 до 15-10% і нижче.
Основними споживачами кисню в ґрунті є коріння рослин, аеробні мікроорганізми та ґрунтова фауна. Споживання кисню супроводжується виділенням приблизно еквівалентної кількості СО2. При підвищенні температури ґрунту з 5 до 30°С інтенсивність поглинання кисню і виділення вуглекислого газу збільшується в 10 разів. Улітку ґрунти поглинають і виділяють вуглекислого газу в кілька разів більше, ніж рано навесні або пізно восени. Якщо в ґрунті немає вільного кисню, то розвиток рослин припиняється.; Оптимальні умови для них створюються при вмісті кисню в ґрун-' товому повітрі близько 20%.
Виділення вуглекислого газу з ґрунту в приземний шар атмосфери називається диханням ґрунту. Вуглекислий газ, який] надходить з ґрунту, використовується рослинами в процесі фотосинтезу. Виділення вуглекислого газу з ґрунту збільшується при його окультурюванні в результаті активізації біологічних процесів та поліпшенні аерації. Висока концентрація вуглекислого газу в ґрунтовому повітрі (понад 2-3%) пригнічує розвиток рослин.
Газообмін між ґрунтом та атмосферою, між окремими його шарами чи горизонтами характеризується повітряними властивостями ґрунтів — повітропроникністю та повітроємністю.
Повітропроникність — здатність ґрунту пропускати повітря. Чим краща повітропроникність, тим кращий газообмін, тимі більше в ґрунтовому повітрі кисню і менше вуглекислого газу. Найсприятливіший газообмін відбувається у структурних ґрунтах. Повітропроникність визначається, головним чином, некапілярноюі пористістю. В природних умовах вона змінюється в широких межах від 0 до 1 л/с і більше.
Повітроємність — об'ємна частка повітря у ґрунті у відсотках. Кількість повітря в ґрунті залежить від його вологості та пористості. Чим вища пористість і менша вологість, тим більше повітря в ґрунті.
1 Походження, склад і властивості ґрунтів
Суттєве значення для забезпечення нормальної аерації ґрунту має некапілярна повітроємність, або пористість аерації. До неї відносяться міжагрегатні пори, тріщини, порожні ходи черв'яків та корінців рослин і камери.
Пористість аерації визначається кількістю повітря, що є в ґрунті при певному рівні природного зволоження, за формулою:
Раер.=Рзаг. — Рw ,
де Рw — об'ємна вологість ґрунту,%.
Повітряний режим ґрунту регулюють за допомогою агротехнічних та меліоративних заходів.
Найбільш оптимальний повітряний режим ґрунту створюється при його окультурюванні. Так, регулювання реакції середовища, застосування органічних і мінеральних добрив при наявності доступної вологи сприяє активізації біологічних процесів та підвищенню інтенсивності дихання. Найбільше вуглекислого газу виділяється з ґрунту у період інтенсивного росту кореневої і вегетативної маси рослин при сприятливих його вологості й температурі.
На ґрунтах важкого гранулометричного складу для поліпшення повітряного режиму проводять глибоку оранку, розпушування підорного шару, щілювання, зрошення науково-обґрунтованими нормами.
Умови аерації ґрунтів оцінюють за складом ґрунтового повітря. Якщо концентрація вуглекислого газу вище 2-3%, а концентрація кисню нижче 19-18%, то це зменшує продуктивність багатьох сільськогосподарських культур. За вимогами до умов аерації їх можна розмістити у такому порядку: картопля > кукурудза > зернові > багаторічні трави.