Воздушный режим почв — это изменение состава и концентрации почвенного воздуха в профиле почвы во времени (за определенный промежуток времени).
Для нормальной жизнедеятельности почвенных микроорганизмов, протекания биохимических и химических реакций, создающих питательную среду в почвенных растворах, развития корневой системы растений требуется активный газообмен (аэрация почв), в котором важную роль играют кислород и углекислый газ.
Воздушный режим почв характеризуется обычно суточной, сезонной, годовой и многолетней динамикой O2 и СO2. Динамика CO2 и O2 связана с жизнедеятельностью почвенных животных, микроорганизмов и растений, а также газообменом почвы с атмосферным воздухом.
Газообмен в почве осуществляется по порам аэрации в результате диффузии O2 в почву и CO2 из почвы. Процесс выделения CO2 и потребления O2 почвой называется почвенным дыханием.
Микроорганизмам принадлежит главная роль в почвенном дыхании.
На долю корней растений приходится только около 1/3 общего потока CO2 из почвы. Суточная и сезонная динамика эмиссии CO2 с поверхности почвы показана на рисунке ниже.
Интенсивность дыхания почвы в течение суток связана, как правило, с ходом температуры почвы и биологической активностью микроорганизмов. Характерны дневные и вечерние максимумы выделения CO2 почвой.
Увеличение влажности почвы приводит к уменьшению ее пористости и аэрации, а значит, снижению доступа кислорода для дыхания почвенных микроорганизмов и протекания реакций, а также сокращению выделения углекислого газа в атмосферу.
Чем больше зона аэрации и интенсивнее газообмен в почве, тем лучше условия для развития корневой системы древесной растительности, а, значит, для продуктивности древостоя.
В течение сезона наибольшая интенсивность дыхания почвы наблюдается в середине лета, а наименьшая — зимой при снежном покрове. Максимальное значение дыхания — более 1 г/(м2⋅ч) — отмечено в периоды поступления в теплую влажную почву свежего растительного субстрата (опад, органические удобрения).
Сезонная динамика CO2 активно проявляется в верхней толще почвы. В ней сосредоточены основные биогенные источники и в наибольшей степени изменяются температура и влажность.
Величина суммарной эмиссии (выделения) из почвы CO2 за год зависит главным образом от продолжительности вегетационного периода и рассчитывается в тоннах углерода с одного гектара в год — 1 т С/(га год). Минимальная среднегодовая эмиссия CO2 наблюдается в почвах тундры — 0,3—0,7 т С/(га год), максимальная — в чернозёмах — 6—8 т С/(га год). Подзолистые почвы выделяют в среднем 1,5—3,0 т С/(га год).
Газы непрерывно образуются в почвах в результате микробиологической деятельности, биохимических и химических процессов, выполняющих исключительно важную роль в регулировании состава и концентрации газов в атмосфере.
Относительный вклад почв в глобальную эмиссию и поглощение газов (по А.В. Смагину, 2005)
Помимо углекислого газа и кислорода в газообмене участвуют метан и оксид азота, эмиссия которых из почвы в атмосферу вносит свой вклад в процессы, вызывающие глобальное потепление.