Тепловые свойства, режим, баланс почв и их регулирование
С тепловыми свойствами и режимом связана энергия происходящих в почве биологических, химических, физических и биохимических процессов.
Основной показатель теплового режима − температура почвенных горизонтов. От ее значений зависят растворимость в воде минеральных соединений, уровень кислорода, углекислого газа, скорость поступления в растения элементов питания, а также жизнедеятельность почвенной микрофлоры.Основным источником тепла на Земле является солнечная радиация. Среднее количество тепла, поступающего на 1 см2 в одну минуту, составляет 1,946 калорий и называется солнечной постоянной.
Однако в действительности энергии поступает на поверхность Земли меньше из-за рассеивания ее атмосферой и отражения земной поверхностью.
Второстепенным источником тепла являются химические и биологические процессы в почве.
К основным тепловым свойствам относятся.
Альбедо зависит от цвета почвы, листьев и стеблей растений, от структуры, влажности почвы и выравненности ее поверхности. Чем меньше альбедо, тем больше поглощает почва солнечной радиации.
Высокогумусированные черноземы поглощают лучистой энергии на 10–15 % больше, чем малогумусированные. Альбедо орошаемых почв на 5–10 % ниже, чем сухих. Альбедо чистого сухого снега составляет 88–91 %, мокрого – 70–82 %.
Теплоемкость почвы зависит от минералогического и гранулометрического состава, содержания органического вещества, влажности почвы, ее пористости и содержания воздуха. Весовая теплоемкость для большинства минеральных почв колеблется от 0,17 до 0,20 кал/г на 1°.
С увеличением влажности теплоемкость песчаных почв возрастает до 0,7, глинистых – до 0,8, торфяных – до 0,9. Гумусированные рыхлые почвы более теплоемки, чем плотные малогумусированные.
Теплопроводность – способность почвы проводить тепло, т. е. количество тепла в калориях, которое проходит в 1 с через 1 см 2 слоя почвы толщиной 1 см. Это очень важное свойство почвы, от которого зависит скорость передачи тепла от одного слоя к другому. Оно передается через твердые частицы, воду и воздух.
Твердая фаза в 100 раз превышает теплопроводность воздуха, поэтому рыхлые почвы менее теплопроводны, чем плотные. С увеличением плотности почвы с 1,1 до 1,6 г/см3 теплопроводность возрастает в 2–2,5 раза. При возрастании пористости от 30 до 70 % теплопроводность уменьшается в 6 раз.
Наблюдается непосредственная зависимость между увеличением влажности и температуры почвы и повышением ее теплопроводности.
Тепловой режим почвы и его типы. Тепловой режим почв формируется под влиянием климата (потока солнечной радиации, условий увлажнения и континентальности), а также условий рельефа, растительности и снежного покрова.
Типы теплового режима почв:
- Мерзлотный тип – среднегодовая температура почвенного профиля отрицательная, характерен для местности, где среднегодовая температура профиля почвы имеет отрицательный знак. В таких почвах преобладает процесс охлаждения, сопровождается промерзанием почвенной влаги до верхней границы многолетне-мерзлотных пород.
- Длительно сезоннопромерзающий – температура режима проявляется на территории, где преобладает положительная среднегодовая температура почвенного профиля. Длительность – не менее 5 мес.
- Сезоннопромерзающий – температура режима отличается положительной среднегодовой температурой почвенного профиля. Сезонное промерзание составляет не более 5 мес. Подстилающие породы немерзлые.
- Непромерзающий – температура режима наблюдается в местностях, где промерзание профиля почв и морозность не проявляются.
К ним относятся теплая южно-европейская фация и области субтропического пояса. Тепловой режим характеризуется суточным и годовым ходом температур.
Суточный ход. Максимальная температура поверхности почвы наблюдается около 13 ч, минимальная – перед восходом солнца. На глубине 35–100 см суточные колебания температур ослабевают.
Годовой ход температуры характеризуется проявлением двух периодов:
- летнего нагревания почвы с потоком тепла от верхних горизонтов к нижним;
- зимнего охлаждения почвы с потоком тепла от нижних горизонтов к верхним.
Для характеристики температурного режима особое значение имеют продолжительность периода активных температур (> 10 °С) в почве на глубине 20 см. Это основной показатель теплообеспеченности почв (таблица 23).
В зоне сухих степей ситуация складывается аналогично степной. Наилучшей теплообеспеченностью характеризуются почвы сухих и влажных субтропиков.
Тепловой баланс почвы. Солнечная энергия, поступающая к поверхности почвы, частично поглощается ею, а часть ее отражается в атмосферу. Приход-расход солнечной радиации, поглощаемой и излучаемой поверхностью почвы, называется ее радиационным балансом (Тб). Солнечная радиация, достигая поверхности почвы, превращается в тепловую.
Поэтому радиационный баланс имеет важное значение в формировании теплового баланса почвы − количественной характеристики теплового режима, складывающейся из:
- радиационного баланса (Тб);
- турбулентного потока (теплообмена между почвой и воздухом (Тк);
- тепла, затрачиваемого на транспирацию и испарение влаги (Тт);
- теплообмена между слоями почв (Тп).
Уравнение теплового баланса почвы:
Наибольший вес в тепловом балансе почв принадлежит теплу, расходуемому на суммарное испарение (Тт).
Приемы регулирования теплового режима объединены в три группы: агротехнические, агромелиоративные и агрометеорологические.
Агротехнические:
- гребнистая поверхность имеет более высокую температуру, чем ровная;
- вспашка способствует изменению теплопроводности и теплоемкости почв за счет изменения их физических свойств;
- прикатывание верхнего слоя повышает среднесуточную температуру на 3…5° С в нижележащем десятисантиметровом слое;
- мульчирование – покрытие поверхности почвы различными по цвету и прозрачности материалами;
- снегозадержание при помощи нарезки снежных валов и оставлении стерни.
Агромелиоративные:
- насаждение лесополос (сток воды, накопление снега, уменьшение скорости ветра на 20–40 %);
- орошение усиливает теплопроводность и равномерность прогревания почвы, уменьшается отраженная радиация;
- внесение больших доз органических удобрений способствует повышению температуры почвы.
Агрометеорологические приемы снижают излучение тепла из почвы (дымовые завесы от заморозков).
- Воспроизводство плодородия
- Плодородие почв, его категории
- Почвенный покров – защитный экран жизни
- Гидрологические и газово-атмосферные функции почвенного покрова
- Биоэкологические, биоэнергетические и биогеохимические функции почв
- Радиоактивность почв
- Микроэлементы и тяжелые металлы почв
- Особенности химического состава почв и горных пород
- Воздушный режим почв и его регулирование
- Оформление отчета по практике по ГОСТу 2021/2022
- Оформление ВКР по ГОСТу
- Как составить бизнес-план своими силами
- Оформление эссе по ГОСТу
- Оформление презентации по ГОСТу
- Оформление статьи по ГОСТу
- Оформление дипломной работы по ГОСТ 2021/2022
- Оформление курсовой работы по ГОСТу
- Оформление контрольной работы по ГОСТу