Газообмен осуществляется через систему воздухоносных пор почвы, сообщающихся между собой и атмосферой. К факторам, вызывающим газообмен, относятся: а) диффузия, б) изменения температуры почвы, в)динамика барометрического давления, г) изменение количества влаги в почве под влиянием осадков, д) влияние ветра, е) изменения уровня грунтовых вод.
Диффузия газов в почве осуществляется через поры аэрации и зависит от градиента концентрации этих газов.
Динамика кислорода и углекислого газа в почвенном воздухе происходит почти непрерывно и зависит от типа почвы, ее свойств (физических, химических, биологических), от времени года, погодных условий и вида угодья (пашня, лес, луг). На пашне она зависит от возделываемой культуры и применяемой агротехники. Вниз по профилю почв содержание кислорода уменьшается, а количество углекислого газа увеличивается. Особенно большое значение на состав почвенного воздуха оказывают влага и температура почвы. Увеличение влажности вызывает уменьшение воздухоемкости, нарушается система воздухоносных пор, ухудшаются условия газообмена. Изменяется интенсивность биологических и биохимических процессов, что сопровождается изменением потребления кислорода и выделения углекислого газа. При оптимальной влаге с повышением температуры содержание углекислого газа в почвенном воздухе увеличивается, а кислорода уменьшается. В летний период, при высоких температурах и влажности, близкой к влажности завядания, наблюдаются самые низкие концентрации углекислого газа и высокие концентрации кислорода.
Наблюдения за динамикой кислорода и углекислого газа в газовой фазе почв показывают, что взаимосвязь между составом почвенного воздуха и условиями, ее определяющими, многофакторна и сложна.
Основная роль кислорода - это обеспечение дыхания растений. При недостатке кислорода дыхания растений ослабевает, уменьшается их метаболическая активность, а также энергетические ресурсы растений. Увеличение аэрации способствует улучшению развития корней, интенсивному поглощения ими воды и питательных веществ, усилению роста и повышению урожайности.
Оптимальные условия для растений создаются при содержании кислорода в почвенном воздухе в пределах около 20 %. Косвенно кислород влияет на почву через воздействие на окислительно-восстановительный потенциал. При его недостатке развиваются анаэробные процессы с образованием токсичных для растений соединений, в результате снижается доступность питательных веществ, а по совокупности признаков - снижается почвенное плодородие. Аэробные процессы в верхнем горизонте почв при оптимальной температуре и влажности начинают развиваться при наличии в газовой фазе почв 2,5 - 5,0 % кислорода (в зависимости от содержания органики). При низких температурах или при низкой влажности (около влажности завядания), когда биологические процессы угнетены, аэробные процессы возможны и при содержании кислорода до 0,5 %.
Высокая концентрация углекислого газа оказывает отрицательное влияние на семена, корни и, как следствие, урожайность растений. Углекислый газ оказывает большое влияние на химическое изменение минеральной части почвы и на накопление питательных веществ. Почвенные растворы, насыщенные углекислым газом, оказывают растворяющее влияние на многие соединения почвы, прежде всего минеральные. Значительное количество углекислого газа потребляется растениями в процессе фотосинтеза. Таким образом, оптимальный воздушный режим имеет влияние на большинство процессов, происходящих в почве, и оказывает мощное воздействие на рост и развитие произрастающих на ней растения.
