Почвенный воздух, или  газовая фаза,— важнейшая составная часть почвы, находящаяся в тесном взаимодействии с твердой, жидкой и живой фазами почвы.

 Почвенным воздухом называется смесь газов и летучих органических соединений, заполняющих поры почвы, свободные от воды. Наличие достаточного количества воздуха, его благоприятный состав не менее важны в жизни почвы и формировании урожая, чем обеспеченность почв водой и питательными веществами.

 Главные источники газовой фазы почвы — атмосферный воздух и газы, образующиеся в самой почве. С атмосферным воздухом в почву поступает кислород, необходимый для дыхания корней растений, аэробных микроорганизмов, почвенной фауны. В процессе дыхания кислород потребляется с выделением углекислого газа.

 Большинство растений не может существовать без непрерывного притока кислорода к корням и вывода углекислого газа из почвы. Если изолировать почву от атмосферного воздуха, то кислород в ней израсходуется полностью через несколько суток. Следовательно, почвенный воздух обеспечивает живые организмы кислородом только при  условии постоянного обмена с атмосферным воздухом.

Процесс обмена почвенного воздуха с атмосферным называют газообменом или аэрацией.

 При недостатке кислорода и избытке углекислого газа в почвенном воздухе развитие растений угнетается. Замедляется рост корней, снижается поглощение воды и питательных веществ. Отсутствие кислорода приводит к отмиранию корней и гибели растений. Кроме прямого воздействия на растения, кислородная недостаточность косвенно влияет на продуктивность растений, способствуя развитию восстановительных процессов в почве. Таким образом, аэрация почвы — важнейший фактор, определяющий продуктивность почв. Несмотря на исключительно важную роль газовой фазы в жизни  почвы, она слабо изучена. Интерес к ней в условиях интенсивного земледелия значительно повысился, так как на многих почвах при обеспеченности их водой и питательными веществами слабая аэрация становится главным лимитирующим фактором урожайности сельскохозяйственных культур.

 Почвенный воздух находится в почве в трех состояниях: свободном, адсорбированном и растворенном. Свободный  почвенный воздух размещается в некапиллярных и капиллярных порах почвы, обладает подвижностью, способен свободно перемещаться в почве и обмениваться с атмосферным. Наибольшее значение в аэрации почв имеет воздух некапиллярных пор, практически всегда свободных от воды. В суглинистых и глинистых почвах часть  свободного почвенного воздуха при увлажнении изолируется пробками воды и теряет сплошность. Такой воздух называют защемленным. Его значение в аэрации почв невелико. Величина защемленного воздуха составляет в среднем >8 % объема почвы, а в глинистых почвах может быть более 12 %; определяется по разности значений между общей пористостью и полной влагоемкостью, выраженной в объемных процентах.

 Адсорбированный почвенный воздух — газы, сорбированные поверхностью твердой фазы почвы. Адсорбция газов сильнее проявляется в почвах тяжелого механического состава, богатых органическим веществом. Газы адсорбируются в зависимости от строения их молекул, дипольного момента в такой последовательности: N2<O2<CO2<NH3. Наибольшее количество  адсорбированного воздуха характерно для сухих почв, так как твердые частицы почвы активнее поглощают пары воды, чем газы. При влажности почв выше максимальной гигроскопичности вода вытесняет поглощенные газы, что отражается на изменении состава свободного почвенного воздуха.

 Растворенный почвенный воздух — газы, растворенные в почвенной воде. Растворимость газов в почвенной воде возрастает с повышением их концентрации в свободном почвенном воздухе, а также с понижением температуры почвы. Хорошо растворяются в воде аммиак, сероводород, углекислый газ. Растворимость кислорода сравнительно небольшая (табл. 36).

Растворенные газы  проявляют высокую активность. С насыщением почвенного раствора С0₂ повышается растворимость карбонатов, гипса и других минеральных соединений.  Растворенный кислород поддерживает окислительные свойства почвенного раствора. Запасы растворенного кислорода в почве быстро расходуются без их пополнения. По данным Н. П. Поясова, в пахотном слое почвы растворенного кислорода будет достаточно лишь на 1 ч при оптимальной температуре. В зависимости от температуры почвы и активности в ней биохимических процессов содержание кислорода в почвенных растворах изменяется от 0 до 14 мг/л. Высокая насыщенность кислородом  (6—14 мг/л) почвенного раствора отмечается ранней весной, когда почвы переувлажнены водой, обогащенной кислородом, а расход последнего в почве еще невелик вследствие низкой биологической активности.  Потребность в кислороде корней растений удовлетворяется главным образом за счет свободного почвенного воздуха,  обеспечивающего постоянную аэрацию между почвой и атмосферой.