1.9. 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 постійно- го надходження кисню до корінців і видалення вуглекислого  газу з ґрунту. Процес обміну ґрунтового повітря з атмосферним на- зивається газообміном, або аерацією. Аерація — важливий фак- тор, що визначає продуктивність  ґрунтів.

У ґрунті повітря знаходиться у декількох фізичних станах: влас- не ґрунтове повітря — вільне і защемлене, адсорбовані і розчи- нені гази. Вільне ґрунтове повітря — це суміш газів і летких орга- нічних сполук, що заповнюють некапілярні і капілярні пори ґрунту, швидко пересуваються і обмінюються з приземним  шаром ат- мосферного  повітря.  Защемлене ґрунтове повітря знаходиться в порах, що ізольовані з усіх боків водними пробками. Защемле- не повітря нерухоме, практично  не приймає  участі в газообміні між ґрунтом і атмосферою.  В добре оструктурених  суглинкових ґрунтах вміст защемленого повітря може досягати 12% від за- гального об’єму ґрунту, що складає майже четверту частину від його загальної пористості.

Адсорбоване ґрунтове повітря знаходиться на поверхні твер- дої фази ґрунту. Це явище характерне для ґрунтів з важким гра-

нулометричним складом. Розчинене ґрунтове повітря — це гази, що містяться в ґрунтовому розчині.  Добре розчиняються  у воді вуглекислий газ, аміак, сірководень.  Розчинність кисню порівня- но невелика, проте його наявність у воді забезпечує окисні вла- стивості  ґрунтового  розчину.

Сукупність усіх явищ надходження повітря в ґрунт, пересуван-

ня його у профілі, зміна складу і фізичного стану при взаємодії з твердою, рідкою  та живою фазами ґрунту називається повітря- ним режимом ґрунту.

Повітряний режим ґрунту має добову, сезонну, річну та бага- торічну динаміку і залежить від властивостей ґрунту, погодних умов, наявності рослинного  покриву  та агротехніки.  Найсприят- ливіший  повітряний  режим  створюється  в оструктурених  ґрун- тах, 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 концен- трація 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 ат-

мосфери називається диханням ґрунту. Вуглекислий газ, який надходить з ґрунту, використовується рослинами  в процесі фо- тосинтезу. 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  власти- востями ґрунтів — повітропроникністю та повітроємністю.

Повітропроникність  — здатність  ґрунту пропускати  повітря.

Чим краща повітропроникність, тим кращий газообмін, тим більше в ґрунтовому повітрі кисню і менше вуглекислого  газу. Найсприятливіший газообмін відбувається у структурних ґрунтах. Повітропроникність визначається, головним чином, некапілярною 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 порис- тості. Чим вища пористість і менша вологість, тим більше повітря в ґрунті.


 

Суттєве значення для забезпечення нормальної аерації ґрун- ту 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  агротех- нічних та меліоративних заходів.

Найбільш оптимальний повітряний режим ґрунту створюєть- ся при його окультурюванні. Так, регулювання реакції середови- ща, 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 тем- пературі.

На ґрунтах важкого гранулометричного складу для поліпшен- ня 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 концентра- ція кисню нижче 19–18%, то це зменшує продуктивність  багать- ох сільськогосподарських культур. За вимогами  до умов аерації їх можна розмістити  у такому порядку:  картопля > кукурудза  > зернові > багаторічні трави.