Тепловой режим почвы

Тепловой режим играет важную роль в почвообразовании, так как с ним связана энергия биологических, биохимических, химических и физических процессов, происходящих в почве. Температура почвы непосредственно влияет на рост и развитие растений.

Температура почвы сильно влияет на растворимость в воде различных соединений, кислорода и углекислого газа, скорость поступления в растения питательных элементов и влаги, а также на жизнедеятельность почвенной биоты. Оптимальные условия для большинства почвенных микроорганизмов создаются при 25…35° С (табл. 9).

Основной источник тепла — лучистая энергия Солнца или солнечная радиация, количество которой определяется географическим положением местности. Дополнительными источниками служат: тепло, получаемое из воздуха; тепло, образующееся в результате разложения органических остатков; внутреннее тепло Земли; тепло от радиоактивных процессов, происходящих в почве. Роль всех этих источников тепла, в сравнении с лучистой энергией Солнца, весьма незначительна.

9. Минимальные и оптимальные температуры почвы, необходимые для прорастания семян и появления всходов

Основные тепловые свойства почвы — теплопоглотительная способность, теплоемкость и теплопроводность.

Теплопоглотительная (отражательная) способность — способность почвы поглощать, собирать лучистую энергию Солнца.

На отражательную способность почв наиболее существенно влияют количество и качество гумуса, определяющие цвет почвы, а также ее гранулометрический Состав. Высокогумусированные почвы (черноземы) поглощают лучистой энергии на 10. Л5% больше, чем малогумусированные, так же как и глинистые по сравнению с песчаными, а влажные по сравнению с сухими.

Теплоемкость — свойство почвы поглощать определенное количество тепла. Она измеряется количеством тепла, необходимого для нагревания 1 см³ или 1 г почвы на 1° С. Теплоемкость почвы зависит от минералогического и гранулометрического состава, содержания гумуса, влажности, пористости и воздухоемкости. Чем влажнее почва, тем больше тепла требуется для ее нагревания. Вот почему глинистые и суглинистые почвы, имеющие высокую влагоемкость, называют холодными. Песчаные почвы теплее глинистых и суглинистых; у них низкая влагоемкость, а из-за плохой испаряющей способности они слабее охлаждаются. Весной эти почвы достигают физической спелости для обработки на 2…3 недели раньше, чем холодные глинистые и суглинистые.

Теплопроводность — способность почвы проводить тепло. В почве тепло передается различными путями: через воду или воздух, разделяющие твердые частицы; при контакте частиц между собой; излучением от частицы к частице; конвекционной передачей тепла через газ или жидкость.

На величину теплопроводности влияют химический и гранулометрический составы, влажность, содержание воздуха, плотность сложения и температура почвы.

Теплопроводность твердой фазы примерно в 100 раз превышает теплопроводность воздуха. Уплотненные почвы имеют более высокую теплопроводность, чем рыхлые, хорошо оструктуренные. Величина теплопроводности почвы увеличивается по мере возрастания ее влажности, так как теплопроводность воды в 30 раз больше теплопроводности воздуха. Почвы, богатые гумусом и характеризующиеся высокой пористостью аэрации, в сухом состоянии очень плохо проводят тепло. Это имеет большое значение для южных регионов, где поверхность почвы в летний период нагревается до.

40…50° С. Иссушенный поверхностный слой превращается в своеобразный экран, предохраняющий внутреннюю часть почвенного профиля от перегрева.

Под тепловым режимом почвы понимают совокупность всех явлений поступления, передвижения и отдачи тепла. Тепловой режим почв формируется под влиянием потока солнечной радиации и условий увлажнения. Показателем теплового режима служит температура почвы, которая зависит от климата, рельефа, свойств почвы, растительного и снежного покрова.

Различные элементы рельефа получают неодинаковое количество тепла. Самые теплые — южные склоны, затем следуют западные, восточные, а наиболее холодные — северные. Растительный покров уменьшает нагревание почвы в летний период, а в холодное время года способствует накоплению снега и сохранению тепла. Снежный покров предохраняет почву от воздействия низких температур воздуха. Под снегом почва промерзает на небольшую глубину, а в бесснежные зимы промерзание может достигать 0,7…0,9 м и более. Снегозадержание способствует не только увеличению запасов влаги, но и сохранению тепла почвы. При размещении сельскохозяйственных культур на полях нужно учитывать тепловые свойства почв, знать, какие почвы теплые, а какие холодные.

Тепловой режим почв можно регулировать с помощью агротехнических (гребневание, мульчирование, оставление стерни и др.), агролесомелиоративных и мелиоративных приемов.

В северных и северо-восточных районах эффективно мульчирование — покрытие почвы торфом, навозом и другими тем неокрашенным и веществами (сажей). Черная мульча уменьшает отражательную способность почв на 10… 15%.

Гребневание усиливает теплообмен воздуха с почвой, в результате почва лучше прогревается. Посевы кулисных высокостебельных растений (кукурузы, подсолнечника) способствуют повышению температуры почвы.

Полезащитные лесные полосы уменьшают силу ветра, снижают вертикальный обмен приземного слоя воздуха с атмосферой, способствуют накоплению на полях снега, который утепляет почву.

Орошение уменьшает отражение солнечной радиации до 20%, что увеличивает приход тепловой энергии к почве.