45.Источники тепла в почве

Каковы источники тепла в почве? Основным источником тепла в почве являются лучистая энергия Солнца и лишь в незначительной степени теплота, выделяемая в почве в процессе разложения органических веществ, и внутреннее тепло земного шара. Тепловой режим почвы зависит не только от количества лучистой энергии, поступающей в почву, но и от тепловых свойств самой почвы. Важнейшими из них являются теплопоглощение, теплоизлучение, теплоемкость и теплопроводность.

46.Тепловые свойства почвы

Источником тепла в почве является тепло лучистой энергии Солнца. Среднее количество тепла, поступающее на поверхность Земли, составляет 8,15 Дж/С° на 1 см2 в минуту (солнечная постоянная). Часть этого тепла отражается от поверхности Земли, а часть рассеивается в атмосферу растительным покровом, поэтому к поверхности почвы приходит значительно меньшее количество энергии, которая поглощается и передается в глубь почвы благодаря ее тепловым свойствам.Теплопоглот и тельная способность обеспечивает поглощение части лучистой энергии Солнца, которая затем превращается в тепловую, часть же лучистой энергии отражается от поверхности почвы. Отношение отраженной части энергии к полной выражается альбедо. Альбедо идеально отражающей поверхности равно 100, а абсолютно черного тела 0. Максимальное альбедо имеет снег — 88—91, минимальное — чернозем сухой— 14. У серозема сухого альбедо составляет 25— 30, песок желтый или белый имеет альбедо 34—40.У влажных почв значительно меньшая отражательная способность (так, альбедо чернозема влажного равно 8, серозема 10—12).Теплоемкость (массовая) — количество тепла, необходимое для нагревания 1 г сухой почвы на ГС (Дж/С°), или 1 см3 почвы на ГС (Дж/С° на Г). Массовая теплоемкость абсолютно сухих минеральных почв колеблется в довольно узких пределах — от 0,15 до 0,20. Она очень сильно зависит от влажности почв. У влажных песчаных почв она возрастает до 0,7, у суглинков до 0,8, у торфов до 0,9. Поскольку песчаные почвы имеют меньше влаги и, следовательно, прогреваются и остывают быстрее, их называют «теплыми».Теплоемкость почв зависит от тех их свойств, которые влияют на поглощение воды, а именно от гидрофильиостп коллоидов, содержания илистых частиц, наличия и характера органического вещества.Теплопроводность — свойство почвы проводить тепло с той или иной скоростью. Она измеряется количеством тепла в джоулях (Дж), проходящим через 1-сантиметровый слой сухой почвы площадью 1 см2. Тепло передается конвекци-онно через газ, жидкость или твердые частицы. Медленнее всего тепло проводит сухая структурная, богатая органикой почва. Наиболее быстро проводит тепло минеральная часть почвы; чем крупнее частички, тем больше теплопроводность: крупные песчаные частицы нагреваются в 2—2,5 раза быстрее, чем, например, пыль. Теплопроводность почв зависит от их плотности: при увеличении плотности с 1,1 до 1,6 теплопроводность возрастает в 2—2,5 раза. При увеличении же пористости от 30 и выше теплопроводность падает. Влажные почвы более теплопроводны, чем сухие.Температуропроводность — способность тела изменять температуру под влиянием потока тепла, измеряется изменением температуры на ГС при расстоянии 1 см через 1 см2.Тепловой режим почвы определяется совокупностью явлений поглощения, передвижения и отдачи теила. Тепловой режим почвы определяется распределением температур на разной глубине и в разные периоды.Роль теплового режима для растений и биологических процессов определяется количеством тепла, влаги и воздуха в почве. Наилучший рост корневых систем растений наблюдается в интервале 10—25° С. С увеличением количества тепла происходит размножение бактерий, повышается их биологическая активность, а следовательно, переработка органического вещества, усиливается процесс газообмена и передвижения влаги в почве. При снижении температуры все процессы замедляются, а при падении температуры ниже 0°С начинается замерзание почвы. Следует отметить, что почвенная влага, как правило, при 0°С не замерзает. При температурах ниже —10° С замерзает почти вся влага, за исключением прочносвязанной. В это время происходит передвижение влаги к поверхности из нижних горизонтов. При промерзании почвы влажность верхних горизонтов может превышать полную влагоемкость из-за раздвигания почвенных частиц кристаллами образующегося льда. В отдельных горизонтах может накапливаться до 100 мм осадков. Промерзание почвы имеет как положительное, так и отрицательное значение. Положительное значение промерзания выражается в образовании почвенной структуры, миграции почвенных животных в нижние слои, способствующей разрыхлению почвы и улучшению ее водопроницаемости, задержке начала вегетации для растений, боящихся заморозков. Отрицательное значение промерзания состоит в понижении водопроницаемости и, следовательно, усилении стока, задержке микробиологических и химических процессов, выжимании растений и задержке их развития.Тепловой режим почвы характеризуется радиационным, или тепловым, балансом по уравнению R = LE + P+A, где R — радиационный баланс; Р — турбулентная передача тепла из почвы в атмосферу; А — расход тепла на нагревание почвы; L — суточная теплота испарения и Е — суммарное испарение за расчетный период времени.Все единицы выражаются в Дж/см2/ч или кДж/см2/мес.Тепловой баланс для различных почвенно-климатических зон неодинаков. В зависимости от среднегодовой температуры и промерзания почвы В. Н. Димо выделяет четыре типа температурного режима почвы.Мерзлотный, где среднегодовая температура почвенного профиля ниже нуля, длительно сезонно-промерзающий — почвы с глубиной промерзания не менее 1 м и длительностью промерзания более 5 мес, сезонно-промерзающий — среднегодовая температура почвенного профиля положительная, а длительность промерзания менее 5 мес. и непромерзающпй тип — промерзания почв не наблюдается. Регулирование теплового режима обеспечивается различными агротехническими и лесокультурными мероприятиями Такие приемы, как снегонакопление, прпкатывание снега кольчатыми катками, посыпание его золой, оставление гребнистой пашни, мульчирование темными веществами, покрытие пленкой создание лесных полос способствуют прогреванию почвы. Наоборот, сгребание снега и лесных подстилок, выравнивание, прекатывание поверхности усиливают процессы охлаждения почвы.Особенно благоприятное воздействие на температурный режим почвы оказывают создание лесных полос, глубокая вспашка, внесение органического вещества, рыхление (кулы вация, боронование), меры по снегонакоплению, т. е. общие агроротехнические меры, направленные в целом на улучшение физических свойств.