Грунт, теплові властивості - Тепловий режим грає важливу роль в грунтоутворенні, так як він впливає на інтенсивність відбуваються в грунті біологічних, хімічних, фізичних і біохімічних процесів, на ріст і розвиток рослин.
Основними тепловими властивостями грунту є теплопоглотітельная здатність, теплоємність і теплопровідність.
Теплопоглотітельная здатність забезпечує поглинання грунтом променевої енергії Сонця. Про здатність ґрунтів поглинати променисту енергію судять по альбедо - числу, що показує, яку частину променистої енергії відображає дана поверхня. Альбедо виражається у відсотках. Чим менше альбедо, тим більше грунт поглинає сонячної радіації.
Альбедо залежить від кольору грунту, її структури, вологості, вирівняні поверхні, типу і стану рослинного покриву.
Високогумусірованние грунту (чорноземи) поглинають променевої енергії на 10 - 15% більше, ніж малогумусірованние (глинисті); вологі грунту на 5 - 11% більше, ніж сухі.
Теплоємність - властивість грунту поглинати тепло. Розрізняють питому і об'ємну теплоємність грунтів. Питома теплоємність - кількість тепла в джоулях, що витрачається для нагрівання 1 г сухого ґрунту на 1 ° С. Об'ємна теплоємність - кількість тепла в джоулях, що витрачається на нагрівання 1 см 3 сухого ґрунту на 1 ° С.
Теплоємність залежить від мінералогічного і механічного складу, а також від вологості грунту і вмісту в ній органічної речовини.
Питома теплоємність мінеральних грунтів в сухому стані коливається в порівняно вузьких межах. У міру збільшення вологості вона зростає. Оскільки глинисті грунти вологоємні, вони повільно прогріваються, їх називають «холодними». Легкі грунти (піщані, супіщані) прогріваються швидше, їх називають «теплими». Гумусірованние грунту більш теплоємність. Теплоємність пухких грунтів вище, ніж щільних.
Теплопровідність - здатність грунту проводити тепло. Тепло передається кількома шляхами: конвекційно - через тверді частинки грунту, газ або рідина; при контакті частинок, між собою; шляхом випромінювання від частки до частки.
Теплопровідність грунту залежить від хімічного і механічного складу, вологості, вмісту кисню, щільності і температури. У сухому стані грунту, багаті гумусом і володіють високою пористістю, дуже погано проводять тепло. Теплопровідність фракції крупнозернистого піску при однаковою пористості і вологості в 2 рази перевищує теплопровідність крупнопилеватой фракції. Вологі грунти більш теплопровідність, ніж сухі.
Основним показником теплового стану грунту є її температура. Вона має добову і річну періодичність.
Добовий хід температури грунту характеризується одним максимумом близько 13 год (за місцевим часом) і мінімумом в 4 - 5 год (перед сходом сонця). Найбільші коливання температури грунту відбуваються на її поверхні і в шарі 0 - 1 см; на глибині 3 - 5 см вони різко зменшуються. На глибині 35 - 100 см добові коливання не спостерігаються. Час максимуму і мінімуму температури на різній глибині настає з деяким запізненням, в середньому 2 - 3 год на кожні 10 см глибини.
Важливим показником теплового режиму грунту служить середня температура ґрунту в теплий період року на глибині 20 см під природним нокровом. У холодний період року важливим показником є температура ґрунту на глибині залягання вузла кущіння озимої пшениці.
Кількісною характеристикою теплового режиму є тепловий баланс грунту. Рівняння теплового балансу грунту являє алгебраїчне рівність різних потоків:
Тб + Тк + Тт + ТП = 0,
де Тб - радіаційний баланс; Тк - турбулентний потік тепла, пов'язаний з теплообміном між поверхнею грунту і повітрям; Тт - тепло, що витрачається на транспірацію вологи і її фізичне випаровування; Тп - теплообмін між шарами ґрунту, або тепловий потік з одних глибин грунту до інших.
Крім постійних статей теплового балансу на температуру ґрунту впливає температура опадів, що випадають. Велика питома вага в тепловому балансі належить тепла, що витрачається на сумарне випаровування (до 80%)
Значення складових теплового балансу залежать від географічного положення місця, пори року і доби, метеорологічних умов, типу грунту, рельєфу, рослинності і т. Д.
Знання теплових властивостей ґрунту, її теплового балансу і окремих його складових дозволяє використовувати різні агротехнічні прийоми, які суттєво впливають на тепловий режим грунту.
Всі прийоми активного впливу на тепловий режим ґрунтів діляться на агротехнічні, агромеліоративних і агрометеорологічні.
Агротехнічні прийоми найбільш доступні для активного впливу на тепловий баланс грунту. Створення гребнистой поверхні сприяє кращому прогріванню грунту. Температура грунту на гребнистой поверхні на 3 - 5 ° С вище, ніж на рівних ділянках.
На тепловий режим грунту суттєво впливає глибина основний і поверхневої обробки. При оранці чи культивації відбувається порушення однорідності грунту по глибині - змінюється щільність, загальна пористість і пористість аерації. Це призводить до зниження теплопровідності і зміни теплоємності ґрунту. Різниця в температурі нагріву ґрунту з різною потужністю орного горизонту буде пропорційна глибині обробки.
Накочення верхнього шару грунту підвищує теплопровідність ущільненого шару. Цим прийомом можна підвищити температуру на 3 - 5 ° С в - 10 - сантиметровому шарі, що залягає нижче ущільненої прошарку.
Температуру грунту можна значно змінити мульчированием (покриттям поверхні ґрунту різними матеріалами: полімерними плівками, торфом, соломою, тирсою та ін.). Чорна мульча зменшує відбивну здатність грунту і сприяє її нагрівання, біле покриття може служити засобом зниження надлишкового нагрівання грунту.
Накопичення рівного і досить потужного шару снігу зменшує глибину промерзання грунту, підвищує її температуру взимку і прискорює відтавання навесні.
Агромеліоративних прийоми надають на тепловий режим найбільш стійкий вплив. Лісові смуги сприяють накопиченню снігу взимку, перешкоджають стоку води, змінюють швидкість вітру в межполосного просторі і тим самим сприятливо впливають на тепловий режим грунту.
Істотний вплив на тепловий режим ґрунтів надає також зрошення і осушення. При зрошенні зменшується кількість відображеної грунтом радіації, зростає її теплопровідність і теплоємність.
Крім того, підвищення температури ґрунту сприяє застосування великих доз органічних добрив.
Поширеним агрометеорологічних прийомом є створення димових завіс, що знижують випромінювання тепла з грунту і оберігають рослини від заморозків. Непогані результати дає перемішування більш теплих верхніх шарів повітря з холодними нижніми за допомогою вертольотів.
Читайте також