Свойства почвы

ЛЕКЦИЯ С В О Й С Т В А П О Ч В Ы. 30.03.20 Вопрос 1. Физические свойства почвы. К физическим свойствам почвы относятся: -общие физические свойства почвы; -физико – механические свойства почвы; -водные свойства почвы: -воздушные свойства почвы; -тепловые свойства почвы. 1. Общие физические свойства почвы. -Плотность почвы (ранее называли объемный вес) - это масса (вес) единицы объема абсолютно сухой почвы, взятой в естественном состоянии и выражается в г\см 3. Зависит от минералогического и механического состава, а также от содержания органики (гумуса) в почве и обработка почвы. плотность почвы обычно составляет: В гумусовых горизонтах 1,0 – 1,2 г\см3, в торфяных 0,2 – 0,6 г\см3, в минеральных 1,3 – 1,6 г\см3. -Плотность твердой фазы почвы (ранее называли удельный вес) – это отношение массы (веса) ее твердой фазы к массе воды в том же объеме при 40с. Плотность твердой фазы почвы обусловлена минералогическим составом почвы, а также зависит от соотношения минеральной и органической частей почвы. Основная часть минеральной массы почвы представлена следующими минералами: Минералы г\см3 Кварц 2.56 . Ортоклаз 2,55 Плагиоклазы 2,60 – 2,76 Мусковит 2,76 – 3,00 Биотит 2,79 – 3,16 Лимонит 3,70 Исходя из плотности минералов плотность твердой фазы почвы, ее минеральной части, составляет 2,65 – 2,75 г\см3, при этом максимальная плотность может достигать 5,18 г\см3. Смешанные органо – минеральные горизонты имеют плотность 2,2 – 2,6 г\см3, а чисто органические горизонты имеют плотность твердой фазы 1,4 – 1,8 г\см3. -Пористость почвы (или скважность) – это суммарный объем всех пор между твердыми частицами почвы. Выражается пористость в процентах ( % ) от общего объема почвы рассчитывается по следующей формуле: Робщ. = (1 _-_dv) 100 d где 1 dv – плотность почвы (объемный вес) d – плотность твердой фазы почвы (удельный вес) Пористость зависит от механического состава, структуры почвы, деятельности почвенной фауны (черви, насекомые), содержания органики, и от приемов обработки почвы. Для создания устойчивого запаса влаги в почве и хорошего воздухообмена (аэрации) общая пористость должна составлять 50 – 60 % К общим физическим свойствам почвы относится и такой показатель почвы, как удельная поверхность. Это суммарная площадь всех частиц. Измеряется удельная поверхность почвы в м 2 на 1 г. почвы. В зависимости от механического и минералогического состава почвы удельная поверхность изменяется от 1 – 2 м2\г (крупнозернистые пески) до 300 м2\г (глины). 2. Физико – механические свойства почвы. для выработки технологии обработки почвы, подбора почвообрабатывающих агрегатов, определяют сроки созревания почвы (начало весенних полевых работ) и т. д. К физико – механическим свойствам почвы относятся три группы свойств: А) Реологические свойства Б) Прочностные свойства почвы В) Деформационные свойства А) Реологические свойства - Пластичность – свойство почвы изменять свою форму под влиянием внешних сил без нарушения сплошности и сохранять вновь принятую форму после устранения этой внешней силы. Пластичность зависит от количественного состава илистой фракции в почве и от влажности почвы Сухая почва пластичностью не обладает, избыточно влажная почва теряет пластичность и начинает течь. Выделены следующие константы пластичности почв: 1) –верхний предел пластичности или текучести – массовая влажность почвы при которой стандартный конус под действием собственного веса (76 г.) погружается в почву (почвенный образец) на 10 см 2) –нижний предел пластичности – это граница между полутвердым и пластичным состоянием почвы – это массовая влажность при которой образец можно раскатать в шнур диаметром в 3 мм. Без образования разрывов и трещин. 3) –число пластичности – это разность между числовым выражением верхнего и нижнего пределов пластичности – то есть это разность между величиной влажности от течи, до влажности шнура. Числа пластичности определяются следующими числовыми пределами: глины – 35 – 40, суглинки – 10 – 20, супеси – 5 – 10, пески – 0 2 - Липкость почвы (прилипание) – свойство влажной почвы прилипать к другим телам. Количественно липкость почвы характеризуется усилием в граммах (г.), требующего для отрыва металлической пластинки от почвы площадью 1 см2 (г\см2), по новым единицам измерения Н\см2 (ньютон на см2) Липкость проявляется лишь во влажном состоянии почвы, что обусловлено силами молекулярного сцепления. Прилипание зависит от минералогического, гранулометрического составов почвы и наличия гумуса в ней. По липкости почвы разделяют: -предельно вязкие – более 15 г\см2 (глины) -сильно вязкие – 15 – 5 г\см2 -средние по вязкости – 2 – 5 г\см2 -слабые по вязкости менее 2 г\см2 С липкостью почвы связано важное агрономическое свойство почвы – физическая спелость почвы, то есть состояние влажности почвы при которой почва хорошо крошится на комки, не прилипая к орудиям труда (созревание почвы) - Набухание почвы – это увеличение объема почвы или ее отдельных структурных элементов при увеличении влажности. В основе набухания почвы лежит свойство коллоидов сорбировать воду и образовывать гидратные оболочки вокруг минеральных и органических частиц. Повышение набухаемости способствуют катионы натрия (Na+). Значительной набухаемостью характеризуются органические каллоиды. Выражается набухаемость в объемных процентах от исходного объема почвы: Vнаб. = (V1 – V2 ) *100, V2 где Vнаб. – объем набухания в % V1 - объем влажной почвы V2 – объем сухой почвы -Усадка почвы – сокращение (уменьшение) объема почвы при потери влажности – явление обратное набуханию. Определяется по следующей формуле. (V1 – V2) * 100 обозначение букв Vус = ------------------------те же, что и в формуле V1 набухания Набухание и усадка почв - это в основном отрицательные свойства почвы. При набухании почвы происходит разрушение почвенных агрегатов, что приводит к выжиманию посаженных сеянцев. Усадка почв ведет к появлению многочисленных трещин, а это в свою очередь может привести к разрыву тонких корешков (сосущая часть корней), к понижению активного питания растений. Б) Прочностные свойства почвы -Связность почвы – способность почвы оказывать сопротивление разрывающему усилию, то есть определяет свойство взаимного сцепления 3 частиц почвы. Выражается связность в килограммах на метр квадратный (кг\м2). Связность зависит от гранулометрического состава почвы, количества и состава клеющих компонентов, обменных оснований, содержания органического вещества и влажности. Наибольшую связность имеют почвы в основе которых присутствуют глины. С облегчением гранулометрического состава (каолин и др.) связность уменьшается. Влияние органики на связность почвы двояко – гумус увеличивает связность песчаных почв и уменьшает связность глинистых почв. -Твердость – это свойство почвы в естественном состоянии сопротивляться сжатию и расклиниванию. Твердость тесно связана со связностью и выражается количественно в кг\см2. Твердость обусловлена гранулометрическим, минералогическим составом. Наиболее твердые глинистые почвы в сухом состоянии. Например тяжелый суглинок при влажности 20 – 25 % имеет твердость 30 – 40 кг\см2,а при влажности 13 – 16 % твердость 60 – 65 кг\см2 В) Деформационные свойства почвы. - Сжимаемость почвы – происходит под нагрузкой при механической обработке почвы. Сжимаемость почвы приводит к снижению порозности, ухудшению водно – воздушных свойств почв. - Просадка почвы – это частный случай проявления сжимаемости почвы и грунтов. Просадкой называется понижение поверхности почвы в результате уменьшения их пористости за счет растворения содержащих в ней (почве) солей. С этим связаны такие формы рельефа как степные понижения блюдообразной формы, поды и др. В заключении: Физико – механические свойства почв необходимо учитывать: --при механической обработке почвы в земледелии (например в питомниках) --при проектировании и производстве сельхозмашин. --при проектировании и производстве дорожно – строительных машин. --при использовании почвы в качестве строительного материала. --при проектировании и строительстве осушительных и оросительных каналов. Вопрос2. Водные свойства почвы и водный режим. Почва способна поглощать удерживать воду в своем теле. Процент влаги характеризует влажность почвы. Влага в почве может быть жидкая, твердая и газообразная. Наибольший интерес представляет жидкая влага. Влага удерживается в почве за счет следующих сил: - гравитационных (сила тяжести) - осмотических - капиллярных (набор трубочек) - сорбционных (притягивание молекул воды) Виды влаги в почве 4 1.Прочносвязанная гидроскопическая влага (ГВ,%) - связана с почвой прочно, для растений не доступна. МГВ – максимальногидроскопичная влага 2.Пленочная или рыхлосвязанная влага. Находится во внешних слоях почвенных каллоидов и частично доступна для растений. ВЗ – влажность завядания – предел, ниже которого влага растениям не доступна. ВЗ=МГВ*Кз, Кз – коэффициент завядания, в среднем равен 1,5. 3. Свободная влага – в почве находится в свободном состоянии и делится на капиллярно-подпертую (грунтовыми водами – таежная зона) и капиллярноподвешенную ( не достигает грунт вод – лесостепь и степь). Водные свойства почвы характеризуются следующими параметрами: 1. Водоудерживающая способность – способность удерживать влагу между твердыми частицами почвы. ( характеризуется следующими показателями - МАВ-макс адсорбционная влагоемкость, ММВ- макс молекулярная влагоемкость, КВ – капиллярная влагоемкость, НВ – наименьшая влагоемкость, ПВ-полная влагоемкость) 2. Водопроницаемость – способность почвы пропускать влагу через свои слои – определяется объемом воды, прошедшим в единицу времени через 1см2. Измеряется в Па. Свыше 1000 Па – провальная ( крупный песок, плохо) 1000-500 Па - излишне высокая (пески) 500-100 Па – наилучшая (супесь, окультуренный горизонт) 100-70 Па – хорошая (верх.горизонт естеств.подзолистых почв) 70-30 Па – удовлетворительная (суглинки) Менее 30 Па – неудовлетворительная (глинистые почвы) 3. Водоподъемная способность – грунтовые воды поднимаются по капиллярам. Зависит от мех.состава почвы. Чем тяжелее грунт, тем выше водоподъемная способность. Крупный песок- 0,5м Средний 0,5-0,8м Мелкий 0,8-1,0м Супесь-1,0-1,5м Пылеватая супесь 1,5-2,0м Суглинок средний 2,5-3,0м Суглинок тяж 3,0-3,5м Глина4,0-5,0м Водный режим почв – это процессы поступления, передвижения и расходования влаги в почве. Поступление и передвижения воды в почве происходит под влиянием силы тяжести, капиллярных и сорбционных сил. 1. Поступление воды в почву. Первый источник поступления влаги, в почву- осадки. Осадки могут быть твердыми и жидкими (дождь, снег, град и т. д).Не все осадки попадают в почву. 5 Часть их задерживается растительностью (древесной, травяной и моховой ), а часть испаряется обратно в атмосферу, не доходя до почвы. чем интенсивнее идут осадки, тем меньше процент их задержания. велико количество атмосферных осадков, задерживаемое пологом леса (кронами деревьев) В среднем по В. И. Рутковскому следует принять следующие величины задержания осадков в процентах (%) от суммы выпавших осадков: В еловых насаждениях – 32 % В смешанных насаждениях – 27 % В широколиственных лесах – 20 % В сосняках изреженных – 15 % Количество задержанных осадков пологом леса зависит не только от состава насаждений, но от их полноты (сомкнутости полога) По нашим многолетним данным сосновые насаждения разновозрастные на осушенном долоте в зависимости от полноты (сомкнутости полога) задерживают следующее количество осадков Сомкнутость Процент задержания осадков полога от годовой суммы осадков 0,3 9,5 % 0,4 13,5 % 0,6 18,8 % 0,9 29,8 % Поэтому лиственные леса накапливают больше твердых осадков, чем хвойные и больше, чем на безлесных площадях, с которых снег сдувается ветром. Вторым источником поступления влаги в почву является конденсация пара, на поверхности почвы и в верхних слоях, парообразной влаги из атмосферы. Эта величина незначительная и тем более влага накапливается в самом верхнем горизонте (слой 10 – 15 мм) и днем она снова испаряется. Только в южных районах, где перепад суточных температур значительный и на песках- эта влага может проникать на большие глубины Третьим источником поступления влаги в почву являются грунтовые воды. При отсутствии осадков грунтовая вода, залегающая на небольших глубинах, за счет подъема может обеспечить растения водой. 2. Расход влаги из почвы. Выделяют несколько статей расхода влаги: А) Поверхностный сток (ПС) Б) Почвенный сток. или внутрипочвенный сток (ВПС). В) Грунтовый сток (Гр.С). А) Поверхностный сток (ПС) Некоторое количество влаги, поступившей на поверхность почвы, стекает по ней, образуя так называемый поверхностный сток. Величина поверхностного стока зависит от многих причин: а) от угла уклона поверхности, чем больше угол уклона, тем больше величина стока. б) от общего количества осадков и их интенсивности поступления в) от интенсивности снеготаяния. 6 г) от водопроницаемости почвы ( включая глубину промерзания и интенсивности оттаивания) д) от физических и механических свойств почвы С участков под лесом, поверхностный сток будет всегда меньше, чем на полях. Это обусловлено следующими факторами: 1) Почва в лесу к началу снеготаяния уже полностью или частично оттаивает и может впитывать в себя воду, на безлесных полях еще остается глубоко промерзшей. 2) В лесу снег тает постепенно, влага успевает впитываться в почву, на полях снег сходит быстро и влага не может впитываться в промерзшую почву, она уходит поверхностным стоком за пределы полей. Такое явление не желательно, особенно для южных районов, испытывающих недостаток влаги. 3)Водопроницаемость под лесом одинаковых почв выше, чем в поле (рыхлый гумусовый горизонт, очень рыхлая подстилка и довольно водопроницаемый подзолистый горизонты почвы.) 4) Поверхность лесной почвы отличается от безлесной сильно развитым рельефом (кочковатость) что затрудняет поверхностный сток.. Поверхностный сток приносит большой вред, особенно на пахотных землях. Б) Почвенный сток. или внутрипочвенный сток (ВПС). Особенно имеет место на подзолистых почвах, что объясняется с одной стороны строением почвенного профиля подзолистых почв, с другой – большой суммой осадков. Мы уже говорили, что в подзолистой почве верхние горизонты профиля (подстилка – О, гумусовый – А, и подзолистый – Е) хорошо водопроницаемые. В иллювиальный горизонт (В) вымывается вся мелкая фракция, поэтому этот горизонт, как правило, более плотный и слабо проницаемый. При обильных осадках или после снеготаяния верхние горизонты насыщаются почвенной влагой полностью, так как через иллювиальный горизонт вода фильтруется слабо. В почвах возникает верхний водоносный горизонт, который и называется верховодкой. При наличии уклона почвенная вода начинает стекать в толще почвы по верхним горизонтам (О, А. Е), образуя внутрипочвенный сток, так как горизонт «В» является водоупором Внутрипочвенный (почвенный) сток, как правило, наблюдается весной, летом и осенью- только после обильных осадков. В) Грунтовый сток (Гр.С). Часть влаги, поступившей на поверхность почвы, просачивается вглубь в материнскую породу. На некоторой глубине она (вода) достигает водонепроницаемого горизонта и накапливается над ним, образуя так называемый водоносный горизонт. Такая вода получила название – грунтовая. При наличии уклона в водоупоре, вода стекает по нему, образуя так называемый грунтовый сток. Грунтовая вода может находиться на разной глубине, от нескольких сантиметров до 5 – 7 м. и более. Если грунтовые воды хотя бы периодически поднимаются в почвенные горизонты, то эти воды будут называться – почвенно – 7 грунтовые воды (ПГВ), что и наблюдается, как правило, на подзолистых почвах. Под лесом уровень ПГВ или грунтовых вод, как правило ниже, чем на безлесных площадях, за счет большего испарения влаги лесом. Г) Испарение (Ис) и десукция (Д) влаги. Влага, неизрасходованная на сток, возвращается из почвы в атмосферу Возврат влаги в атмосферу происходит разными путями. Мы уже отмечали, что часть влаги задерживается пологом ( травяно – моховым и лесным.) и испаряется в атмосферу.(Ис). Процесс извлечения влаги из почвы корнями растений, то – есть ее отсоса, называется десукцией. Часть влаги испаряется непосредственно с поверхности почвы за счет физического испарения. Общее количество влаги, возвращающейся в атмосферу разными путями, это величина суммарного испарения или ЭВАКОТРАНСПИРАЦИЯ. Эвапотранспирация =Ис + Д Больше всего расходуется влаги на десукцию лесной растительностью. Взрослые еловые, березовые, сосновые, осиновые и смешанные древостои расходуют путем десукции (которая практически равна транспирации) -200 – 300 мм. Дубовые древостои в лесостепной зоне расходуют 300 – 350 мм почвенной влаги. Существенное влияние на величину десукции оказывает полнота (сомкнутость) полога и возраст древостоев. До 35 лет возраста расход влаги на десукцию увеличивается. а потом начинает уменьшаться. значительно меньше испаряется влаги с поверхности почвы под лесом, чем на открытых полях. влияние леса на водный режим почв: 1) Лес уменьшает количество влаги, поступающей на поверхность почвы, задерживая ее своим пологом. 2) Лес повышает расход влаги на суммарное испарение. 3) Лес уменьшает поверхностный сток, за счет этого увеличивает количество влаги, поступающей в почву. 4) Лес, особенно зимнеголый, накапливает значительно больше осадков, чем безлесные площади. 4. Типы водного режима почв. В зависимости от величины отдельных источников прихода и расхода влаги водный режим почв складывается по разному. Основных типов водного режима, выделенных Г. Н. Высоцким – четыре: промывной, непромывной, выпотной и мерзлотный. Их и рассмотрим: 1) Промывной тип водного режима. Характерной чертой водного режима промывного типа – это ежегодное промачивания всей почвенно – грунтовой толщи до грунтовых вод промачивание наблюдается не только весной, но и часто летом. При водном режиме промывного типа – ГрС > ГрП, следовательно уравнение водного баланса будет следующего вида: 8 Ос > Д + Исп + ПС + ВПС. Часть осадков промачивает всю толщу и уходит грунтовым стоком. Разность неравенства и составляет грунтовый сток. Следовательно, при промывном типе водного режима количество осадков больше, чем суммарный расход. 2) Непромывной тип водного режима почв Характерной чертой непромывного типа водного режима является отсутствие сквозного промачивания (до уровня грунтовых вод) почвенно – грунтовой толщи. Осадки промачивают почву лишь на некоторую глубину (до 3 – 4 м.) Грунтовые воды залегают глубоко до 10 м, между промоченным слоем почвы и грунтовыми водами образуется слой с постоянной влажностью, обычно в пределах влажности завядания. Слой с низкой постоянной влажностью почвы по предложению Высоцкого называется мертвым горизонтом. Поскольку при водном режиме непромывного типа связь почвенной влаги и грунтовых вод отсутствует, то можно утверждать что; ГрП и ГрС равны нулю, следовательно уравнение водного баланса непромывного типа водного режима будет иметь вид: Ос = Д + Ис + ПС + ВПС. Водный режим непромывного типа характерен для степных почв – черноземы, каштановые, сероземы. Может встречаться и в лесостепи на черноземах и серых лесных, но для этих почв чаще всего водный режим периодически промывного типа. 3) Водный режим выпотного типа Характерной чертой водного режима выпотного типа является превышение суммы испарения над осадками. Разность влаги пополняется за счет притока грунтовых вод. Подтекая к почве, расположенной обычно на пониженных элементах рельефа(речные террасы, нижние части склона), грунтовые воды вступают в капиллярную связь с влагой, находящейся в почве. То есть в условиях водного режима выпотного типа всегда наблюдается присутствие капиллярной каймы грунтовых вод. Влага находится в форме капиллярно – подпертой, то есть растения при нехватки влаги от осадков компенсируют ее за счет грунтовых вод. Следовательно ГрС < ГрП, тогда уравнение водного баланса выпотного типа будет иметь вид: Ос < Д + Исп + ПС Грунтовый и внутрипочвенный сток сливаются. Разность между ними и дает чистый грунтовый приток. Водный режим выпотного типа характерен для засоленных почв, причем, засоление, как мы уже отмечали, результат поднятия засоленных грунтовых вод к поверхности. 4) Мерзлотный тип водного режима. Формируется в районах вечной мерзлоты. Глубина оттаивания летом на таких почвах изменяется от 4 – 5 дециметров до 2 – 3 метров. Глубже вечная мерзлота и грунты водонепроницаемы. Осадки и влага оттаивания 9 накапливаются над мерзлым грунтом, образуя мерзлотную верховодку. Нередко вода насыщает всю толщу оттаявшей почвы. Особенно это наблюдается весной. К концу лета верховодка постепенно исчезает за счет испарения, десукции и почвенного стока, если последнему способствует уклон. Осенью почва начинает замерзать и быстро смыкается с вечной мерзлотой. 5. Факторы, определяющие тип водного режима почв. 1. климатические условия 2.механический состав почв 3.рельеф 4.растительность. Климат определяется количеством осадков и величиной испаряемости. Испаряемость не следует смешивать с величиной истинного испарения. Под испаряемостью понимается наибольшее количество влаги, которое может расходовать почва путем испарения и десукции при неограниченном количестве влаги. Величина испаряемости зависит от величины радиационного баланса. Отношение суммы осадков, за тот или иной промежуток времени, к величине испаряемости за тот же период принято называть коэффициентом увлажнения (КУ). Впервые этот способ предложен был Высоцким. Выделены следующие коэффициенты увлажнения: КУ = 1,33 – таежная зона КУ = 1,0 – лесостепная зона КУ = 0,67 – степная зона КУ = 0,33 – зона сухих степей. Именно потому в таежной зоне господствует промывной тип водного режима, в остальных зонах непромывной или выпотной типы водного режима. Площадь почв с выпотным типом водного режима незначительная, так как приурочена к пониженным частям рельефа в засушливых районах. Если испаряемость больше суммы осадков, то тип водного режима зависит от механического состава почв (от высоты капиллярного подъема грунтовых вод.). На тяжелых грунтах влага в почву просачивается медленно, и она может испариться , не доходя до грунтовых вод. Следовательно, непромывной тип водного режима. При легком механическом составе осадки быстро проникают в почву и могут дойти до грунтовых вод прежде, чем испариться. Следовательно, устанавливается водный режим промывного типа. Таким образом, в одинаковых климатических условиях может формироваться различные типы водного режима. Тип водного режима в значительной степени зависит от рельефа. Западинный рельеф характерен для условий степной и лесостепной зон. Здесь в понижения может формироваться промывной тип, а на ровных площадях и на возвышенных местах – непромывной тип водного режима. На тип водного режима оказывает влияние растительность. Известно, что в расходной статье водного баланса первое место принадлежит десукции. Изменяя состав, густоту или полностью ликвидируя растительность, мы можем изменять тип водного режима. Различные мероприятия по мелиорации почв (осушение, орошение и др.) коренным образом меняют тип водного режима почв. Вопрос 3.ТЕПЛОВЫЕ СВОЙСТВА И ТЕПЛОВОЙ РЕЖИМ ПОЧВ. Тепловые свойства почвы. К ним относятся: а)теплопоглотительная способность почв, б)теплоемкость, в)теплопроводность а) Теплопоглотительная способность почв – способность почвы поглощать лучистую энергию Солнца. Величина, обратная величине Альбедо ( А ) Альбедо – это количество солнечной радиации, отраженное поверхностью почвы от общей солнечной радиации, достигающей поверхности почвы. 10 Выражается в процентах. Чем меньше величина Альбедо, тем больше поглощает почва солнечной радиации. Альбедо зависит от:цвета, влажности,структурного состояния почвы,от рельефа растительности на ней. Темные богатые гумусом почвы поглощают больше солнечной радиации (соответственно сильнее прогреваются), чем светлые. Влажные больше поглощают, чем сухие. б) Теплоемкость почвы (С) – свойство поглощать тепло. Характеризуется количеством тепла в калориях, необходимого для нагревания единицы массы почвы (1 г) или объема ( 1 см3.) на один градус (1оС). В связи с этим различают теплоемкость весовую (удельную) и объемную. Теплоемкость зависит от: минералогического механического состава, содержания органики, влажности почвы, пористости Вода более теплоемка, чем минералы и органические компоненты почвы. Для повышения температуры влажной почвы требуется больше тепла, чем для сухой и прогреваются они медленнее, чем сухие. Глинистые почвы более теплоемкие, весной прогреваются медленнее (холодные почвы), чем песчаные. Осенью они медленнее остывают. Изменяя влажность и пористость возможно регулировать температуру почвы. в) Теплопроводность почвы – способность почвы проводить тепло. От теплопроводности зависит скорость передачи тепла от одного слоя к другому. Измеряется количеством тепла в калориях, которое проходит в 1 секунду (с) через 1 см2 слоя почвы толщиной в 1 см. Теплопроводность минеральной части почвы в среднем в 100 раз больше, чем воздуха, а воды в 28 раз больше, чем воздуха. Чем влажнее почва, тем выше теплопроводность, с рыхлением и уменьшением влажности теплопроводность уменьшается Летом с уменьшением влажности теплопроводность снижается и. верхние слои почвы активно нагреваются. Тепловой режим почв. Совокупность явлений поступления, переноса, аккумуляции и отдачи тепла называется тепловым режимом почв. Тепловой режим почв формируется под влиянием: климата (потока солнечной радиации, увлажнения и континентальности), рельефа, растительности, снежного покрова. - рельеф – неравномерное поступление радиации в зависимости склонов разной величины и экспозиции. Самые теплые южные склоны, затем западные и восточные и самые холодные – северные. Склоны разной 11 крутизны имеют разную влажность почвы и это сказывается на температуре почвы. - растительный покров – уменьшает приток солнечной радиации в почву и в летнее время снижает температуру почвы, а зимой больше накапливает снега, лучше сохраняет тепло почвы. - снег уменьшает глубину промерзания почвы. – под снежным покровом температура почвы ниже 00с наблюдается позже, чем без снега, - механический состав – глинистые почвы более холодные из-за высокой теплопроводности, песчаные более теплые. Самые холодные почвы торфяные, как более влажные и имеющие высокую теплоемкость. Разница в температурах болотных и минеральных почв может достигать 2,5 – 4.2 Со - окраска – чем темнее поверхность почвы, тем больше она получит солнечной радиации, тем выше будет ее температура. Поступление солнечной радиации, как уже говорилось ранее, имеет суточную и сезонную цикличность. а) Суточный ход температур почвы. Максимальная температура на поверхности почвы наблюдается около 14 часов, а минимальная около 4 часов утра. Таким образом, в суточном ходе температур мы наблюдаем два цикла – с 4 часов утра и до 14 часов процесс нагревания почвы, а с 14 часов и до 4 утра – охлаждение поверхности почвы Нагревание поверхности почвы зависит от цвета почвы,структуры,органики. На черных грунтах – черный низинный торф – максимальная температура может достигать на поверхности 550с. Корневые шейки древесных пород, например: сеянцев березы, выдерживают температуру до50 0с, поэтому в отдельных случаях на таких почвах может наблюдаться ожег корневой шейки и б) Годовой ход температур почвы. Годовой ход температур характеризуется проявлением двух периодов: летнего – с потоком тепла от верхних горизонтов к нижним (период нагревания почвы), зимнего – с потоком тепла снизу вверх (период охлаждения почв) В умеренных широтах максимум среднесуточной температуры наблюдается в конце июля, минимум – в конце февраля. Самая высокая температура на поверхности наблюдается летом, зимой (февраль) самая высокая температура наблюдается на глубине. Охлаждение почвы в зимнее время обусловлено, главным образом, мощностью снежного покрова, чем больше мощность снега, тем меньше охлаждение. Существенную роль в колебаниях температуры почвы играет лес. Летом он снижает интенсивность нагревания поверхности почвы, тем самым уменьшает колебания суточных температур. Зимой, особенно в лиственном лесу, где особенно много снега, снижается активность охлаждения почвы, уменьшает глубину промерзания почвы. Установлено, что для начала роста корней необходимо прогревание корнеобитаемого слоя почвы до 5 – 7 0С, для активного роста растений 8 - 9 12 С В нашей зоне (таежная зона) такое прогревание наблюдается в мае. По нашим данным, на осушенном верховом болоте до 5 – 7 0С корнеобитаемой слой почвы прогревается по годам наблюдений 5- 15 мая, а до 8 – 9 0С – к концу мая. Промерзание почвы при влажности, близкой к НВ или более высокой, служит причиной подтягивания в верхние горизонты из нижних значительного количества влаги. Влажность верхних слоев почвы при этом может достигать ПВ (полной влагоемкости) и даже превышать ее за счет раздвигания почвенных частиц кристаллами льда, Таким образом может передвигаться до 100 мм влаги. Глубину и скорость промерзания можно регулировать лесохозяйственными приемами: рубками ухода за лесом, созданием смешанных насаждений, разбрасыванием порубочных остатков и т. д. 6).Типы теплового (температурного) режима почв Типология температурного режима почвы получила свое развитие благодаря трудам В. Н. Димо. В основу выделения типов температурного режима она взяла признаки, относящие к промерзанию почвы. Для территории бывшего СССР она выделила 4 типа со следующей характеристикой: Тип 1. Мерзлотный. Характерен для областей с многолетней (вечной) мерзлотой Нагревание почвы сопровождается ее протаиванием , а охлаждение промерзанием до верхней границы вечной мерзлоты. Средняя годовая температура почвы поверхности и температура почвы на глубине 0,2 м. самого холодного месяца – отрицательная. Тип 2. Длительно – сезонно – промерзающий. Процесс нагревания в начальной стадии сопровождается оттаиванием, а процесс охлаждения глубоким промерзанием. Длительность промерзания не менее 5 месяцев. Глубина проникновения в почву отрицательных температур превышает 1 м. Средняя годовая температура положительная. Температура на глубине 0,2 м. самого холодного месяца – отрицательная. Тип 3. Сезоннопромерзающий. Процесс нагревания вначале сопровождается оттаиванием, а процесс охлаждения – неглубоким промерзанием .Глубина проникновения отрицательных температур не превышает 2 м. Длительность сезонного промерзания – от нескольких дней до 5 месяцев. Среднегодовая температура - положительная. Температура на глубине 0,2 м самого холодного месяца – отрицательная Тип 4. Непромерзающий. Промерзания не наблюдается, отрицательные температуры почвы отсутствуют или держатся несколько дней, Температура почвы на глубине 0,2 м. самого холодного месяца – положительная. Все типы тепловых режимов характерны для территории современной России 13 РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА Регулирование теплового режима активно осуществляется в сельском хозяйстве и его зачатки проявляются в лесном хозяйстве (питомники). Регулирование теплового режима основывается прежде всего на приемах, регулирующих приток солнечной радиации, и приемы, ослабляющие или повышающие ее потери за счет теплоотдачи в атмосферу. Сюда входят: -затенение почвы – растительностью, мульчей. -обработка почвы – рыхление, прикатка. - выращивание отдельных культур под пологом леса (табак, кофе) -тепличное выращивание. -учет склонов поверхности и соответствующий подбор культур.-накопление снега (степь), как подушки для уменьшения промерзания почвы. -полив в засушливых районах -осушение и т. д. Воздушные свойства почвы и воздушный режим почв Воздухопроницаемость – способность почвы пропускать через себя воздух. Зависит от механического состава, ее плотности, влажности, структуры. Чем крупнее поры аэрации, тем лучше воздухопроницаемость. Воздухоемкость – характеризует содержание воздуха в почве в объемных процентах. Зависит от влажности и пористости. -Воздушный режим почв – называют совокупность всех явлений поступления воздуха в почву, передвижение его в профиле почвы, изменения состава и физического состояния привзаимодействии с твердой, жидкой и живой фазами почвы, а также газообмен почвенного воздуха с атмосферой. Наблюдается суточная и годовая динамика. В годовом цикле максимум О2 и минимум СО2 летом, зимой и осенью наоборот. Так как происходит освобождение СО2 из воды. Регулируют воздушный режим с помощью агротехнических и мелиоративных мероприятий. Создание глубокого пахотного слоя рыхление подпахотного слоя, умеренное орошение, ликвидация почвенной корки (рыхление), - важные приемы регулирования воздушного режима почв. 14