Как уже известно, в почве идёт непрерывный процесс образования углекислоты и уменьшения содержания кислорода. Следовательно, если бы всё образующееся оставалось в почве, сравнительно быстро мог быть израсходован весь кислород из почвенного воздуха и весь объём, ранее занятый кислородом, был бы занят углекислотой.
По данным Л. Ромеля, получившим подтверждение других авторов, для сохранения состава нормального состава почвенного воздуха в слое 0 – 20 см обновление его должно происходить целиком ежечасно. При несоблюдении этого требования будет сокращаться содержание кислорода и нарастать количество углекислоты в почвенном воздухе, что в конечном итоге привело бы к созданию критических условий для всего живого в почве. Однако в природных условиях это явление не наблюдается или имеет место лишь в редких случаях. Причиной этого является непрерывно протекающий другой процесс – отвод из почвы избытка углекислоты и приток кислорода из атмосферного воздуха в почвенный.
Все процессы обмена между почвой и атмосферным воздухом называют аэрацией почвы, которая состоит из воздухообмена и газообмена.
Воздухообмен обуславливается сменой температуры, атмосферного давления, осадками, перемещением воздуха, сменой уровня грунтовых вод и верховодки.
Смена температуры воздуха. Днём почва нагревается и её объём увеличивается. В месте с твёрдой фазой нагревается и почвенный воздух. Но так как воздух при нагревании расширяется значительно больше, чем твёрдая фаза почвы, часть его при этом уходит в атмосферу. Ночью происходит обратный процесс. Интенсивность этого дыхания зависит, прежде всего, от амплитуды колебаний температуры. Как показывают исследования, при колебаниях суточных температур 10˚С, воздухообмен достигает 12%, то есть полный обмен его в этом случае совершается примерно за 8 дней.
С повышением атмосферного давления объём почвенного воздуха уменьшается и в почву поступает свежий атмосферный воздух. Когда атмосферное давление падает, часть воздуха выходит с почвы в атмосферу. В количественном отношении этот фактор имеет небольшое значение, так как смены давления воздуха, как правило, незначительны и не постоянны.
Если в почву поступает вода с осадками или при орошении, то она выдавливает часть воздуха из почвенных пор. После того, как вода просачивается в нижние слои или испаряется, поры освобождаются, и в них поступает свежий атмосферный воздух. Этот фактор обеспечивает полную смену почвенного воздуха в верхних горизонтах, но действует он не постоянно, а периодически, когда выпадают осадки или проводят поливы.
При снижения уровня залегания грунтовых вод в почву поступает атмосферный воздух, а при повышении часть почвенного воздуха выходит (выталкивается) в атмосферу.
На воздухообмен почвы и атмосферы влияет ветер. Он выдувает часть воздуха с почвенных пор и вместо него в почву поступает свежий воздух. Наибольший воздухообмен под влиянием ветра происходит на пористых почвах без растительности.
Газообмен происходит вследствие диффузии газов с почвы в атмосферу и, наоборот, вследствие разницы в их парциальном давлении. Так как почвенный воздух отличается от атмосферного по содержанию углекислого газа и кислорода, то благодаря диффузии с почвы удаляется углекислый газ, а с атмосферы поступает кислород. Интенсивность диффузии изменяется в значительных пределах в зависимости от свободной пористости почвы. По данным И.Б. Ревута, при увеличении пористости от 40 до 60 % диффузия усиливается в 2 раза. Этот фактор газообмена ценный тем, что он действует беспрерывно независимо от смены температуры, давление, выпадение осадков и др.
Следует отметить, что рассмотренные факторы аэрации действуют в природных условиях совместно, вследствие чего проявляется их суммарный эффект.
В целом интенсивность аэрации определяется наличием свободных, не заполненных водой пор в почве. В суглинистых почвах, если поры, через которые совершается газо- и воздухообмен занимают меньше 10 % обьёма почвы, интенсивность аэрации недостаточна, при 10-5 % -– удовлетворительная и при 15-5 % – хорошая.
