Почва состоит не только из твёрдых частиц: промежутки между ними заняты водой и воздухом. Кислород расходуют корни, микроорганизмы и почвенные животные; углекислый газ образуется при дыхании. Поэтому состав почвенного воздуха отличается от атмосферного, а наличие пор не гарантирует достаточного снабжения кислородом, если эти поры заполнены водой или плохо связаны.[1]
Термин описывает естественный физический процесс. Механическое прокалывание газона и рыхление могут менять его условия, но не являются полным определением аэрации. Аналогично сухая поверхность ничего не говорит о доступности кислорода глубже: под ней может сохраняться насыщенный водой или уплотнённый горизонт.
Почему переувлажнение и уплотнение меняют дыхание
Газы распространяются в воде существенно медленнее, чем в воздухе. После заполнения пор водой приток кислорода способен отстать от его потребления. Тогда в отдельных участках возникают восстановительные условия, меняется набор микробных процессов и доступность элементов. Переход неоднороден: внутри агрегата кислород может закончиться раньше, чем в окружающих крупных порах.
Уплотнение уменьшает объём и связность крупных пор и затрудняет дренаж. Национальное агрономическое руководство NRCS[3][1] связывает движение тяжёлой техники по влажной почве с ухудшением порового пространства, поступления воды и развития корней.[2] В результате один фактор усиливает другой: вода задерживается, воздушные пути сокращаются, а корни получают меньше кислорода.
Однако и чрезмерная сухость ограничивает жизнь. Для микробной активности нужна вода; высокая воздушная пористость в пересохшем грунте не означает высокой биологической продуктивности. Руководство NRCS по почвенному дыханию рассматривает влажность, температуру, органическое вещество и аэрацию совместно. Поэтому простое требование «чем больше воздуха, тем лучше» не описывает оптимальный режим.[3]
Последствия для растений, углерода и землепользования
Дефицит кислорода затрудняет энергетическое обеспечение корней и может ухудшать поглощение воды и питательных веществ даже во влажной почве. Разные растения переносят затопление неодинаково: приспособления болотных видов не следует переносить на обычные сельскохозяйственные культуры. Для оценки важны продолжительность насыщения и глубина активной корневой зоны.
С изменением кислородного режима меняются пути превращения азота и углерода. Аэробное разложение органики и восстановительные процессы дают разные продукты; часть микроорганизмов может использовать альтернативные акцепторы электронов, тогда как облигатные аэробы этого не умеют. Поэтому уменьшение кислорода не следует описывать как одинаковое «переключение» всех почвенных организмов.
Сохранение структуры, снижение движения техники по переувлажнённой почве и развитие корневых каналов помогают поддерживать газообмен. Но осушение природного болота ради аэрации способно изменить саму экосистему и ускорить окисление накопленного органического вещества. Нужный режим определяется назначением и природой участка: агрономическое улучшение минеральной почвы и сохранение торфяного водно-болотного угодья требуют разных решений.