Характеристика теплового режима почвы, его значение в почвообразовании и плодородии почв

План

 

1. Характеристика теплового режима почвы, его значение в почвообразовании и плодородии почв ………………………………...…3
1. Тепловые свойства и тепловой режим почв…………………….....3
2. Источники тепла в почве……………………………………………4
3. Тепловые свойства почвы…………………………………………..5
4. Тепловой режим почв……………………………………………….7
2. Кислотность почв: ее источники и формы. Методы борьбы с кислотностью почв………………………………………………………..16
1. Кислотно-основная характеристика почвы………………………16
2. Кислотность почв…………………………………………………..18

Литература…………………………………………………………………….…24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Характеристика теплового режима почвы, его значение в почвообразовании и плодородии почв

Тепловые свойства и тепловой режим почв

Почва находится в постоянном контакте с атмосферой и подвержена воздействию атмосферного климата. Важный элемент этого воздействия – постоянный приток к поверхности почвы солнечной радиации. При этом часть тепла поглощается почвой и идет на ее нагревание, а часть отдается в атмосферу в результате излучения. Поступление тепла в почву и его отдача в атмосферу – явления динамичные. Они определяются суточными и сезонными изменениями в поступлении солнечной радиации и в большой степени зависят от свойств самой почвы. Тепловое состояние почвы характеризуется показателями температуры ее генетических горизонтов.

Совокупность явлений поступления, переноса, аккумуляции и отдачи тепла называется тепловым режимом почвы. Тепловой режим вместе с водным определяют динамику почвообразовательных процессов. Температура выступает как важный фактор интенсивности химических, физико-химических, биохимических и биологических процессов в почве. С ней связаны растворение и осаждение различных соединений в почве, жизнедеятельность микроорганизмов и почвенной фауны. Тепло – необходимый фактор роста и развития растений. От температурных условий почвы зависят развитие и продуктивность сельскохозяйственных культур: прорастание семян, развитие корневых систем, быстрота прохождения отдельных стадий, интенсивность фотосинтеза. Недостаток теплообеспеченности почв может выступить как главный фактор снижения продуктивности растений и даже их гибели.

 

Источники тепла в почве

Лучистая энергия солнца (солнечная радиация) – главный источник тепла в почве. Небольшое количество тепла почва получает из глубинных слоев Земли и за счет химических, биологических и радиоактивных процессов, протекающих в верхних слоях литосферы. Тепло, образующееся при разложении органических веществ (навоза, растительных остатков, бытовых городских отходов и др.), широко используют в практике овощеводства закрытого грунта.

Лучистая энергия солнца, поглощаясь поверхностью почвы, превращается в тепловую и передается в нижележащие слои почвы. Часть солнечной энергии отражается поверхностью почвы. Если температура поверхности почвы ниже, чем температура приземного слоя атмосферы, то почва отдает тепло, аккумулированное за счет поступившей солнечной радиации. В зависимости от соотношения количества поглощенной поверхностью почвы лучистой энергии и излученного тепла почвенная поверхность будет пли нагреваться или охлаждаться. Это, в свою очередь, скажется на тепловом состоянии и нижележащих слоев почвы. Чем больше разность температуры поверхности почвы и ее глубоких слоев, тем больше уходит тепла из почвы или поступает в нее. Следовательно, поверхность почвы – важное активное условие формирования теплового состояния почвы. Количество поглощенного и излученного тепла поверхности почвы зависит от ее состояния: окраски, агрегированности, затенения растениями, увлажнения и др.

Количество солнечной радиации, притекающей к поверхности почвы, зависит от географического положения и условий рельефа местности, а также времени года и суток и состояния атмосферы (облачно, ясно и пр.). В Северном полушарии суммарный приток солнечной радиации увеличивается при движении с севера на юг.

В умеренных широтах в околополуденные часы приток солнечной радиации на ровную поверхность составляет 0,8-1,5 кал/см2 мин. Наряду с особенностями поверхности почвы на ее температурное состояние, нагревание и охлаждение большое влияние оказывают тепловые свойства почвы.

 

Тепловой режим почв

Тепловой режим почв формируется под влиянием атмосферного климата (потока солнечной радиации, условий увлажнения и континентальности и др.), а также условий рельефа, растительности и снежного покрова. Основным показателем теплового режима почвы, который характеризует ее тепловое состояние, является температура почвы.

Температура почвы определяется притоком солнечной радиации и тепловыми свойствами самой почвы. Помимо климата, она зависит от рельефа, свойств почв, растительного и снежного покрова.

Влияние рельефа проявляется в неравномерном поступлении радиации на выровненные участки и склоны разной крутизны и экспозиции. Самые теплые южные склоны, затем западные, восточные и наиболее холодные северные. Чем круче склон, тем больше разница в температуре почв на склонах разной экспозиции. Кроме того, почвы разных условий рельефа имеют различную влажность и неодинаковый снежный покров. Снежный покров предохраняет почву от потери тепла и воздействия низких температур воздуха. Растительный покров уменьшает приток солнечной радиации к поверхности почвы и тем самым понижает температуру ее поверхностного слоя в летний период, а способствуя накоплению снега, сохраняет тепло в холодный период. Под снегом снижение температуры почвы ниже 0°С начинается позднее и на меньшую глубину.

Влияние механического состава на температуру почвы связано с отмеченными выше особенностями тепловых свойств легких и тяжелых почв. Весной глинистые почвы, обладая большим запасом влаги и расходуя тепло на испарение, нагреваются медленнее, чем легкие. Осенью легкие почвы холоднее тяжелых. Самые холодные торфяно-болотные почвы, как более влажные и имеющие высокую теплоемкость. Разница в температуре торфяно-болотных и минеральных почв составляет 2,5-4,2°С. Большое влияние на температуру почвы оказывает ее окраска: темные почвы (дерново-карбонатные, черноземы и др.) имеют более высокие температуры и быстрее нагреваются, чем светлые (дерново-подзолистые).

В связи с суточной и годичной цикличностью в поступлении радиации солнца для температуры почвенного профиля характерна суточная и годовая периодичность.

Суточный ход температуры. Максимальная температура поверхности почвы наблюдается около 13 ч, минимальная – перед восходом солнца. Днем поверхность почвы нагревается, а ее температура с глубиной уменьшается; в ночные часы поверхность почвы охлаждается в наибольшей степени, с глубиной охлаждение уменьшается. Поэтому наибольшие колебания температуры почвы происходят на поверхности; с глубины 3-5 см они резко падают. На глубине 35-100 см суточные колебания полностью затухают (рис. 1).

Рис. 1. Колебания температуры почвы на разных глубинах в те- пне суток (13 августа) (по Хомену):

1 – на поверхности  почвы; 2 – на глубине 2 см.; 3 – на глубине 10 см.; 4 – на глубине 40 см.

 

Наиболее быстро температура изменяется на поверхности почв. С глубиной в связи с малой теплопроводностью почвы скорость этих изменений значительно замедляется. Поэтому максимум и минимум суточных температур на разных глубинах почвенного профиля наступает в разное время. В среднем имеет место запаздывание в 2-3 ч. на каждые 10см. глубины.

Суточный ход температуры зависит от свойств почвы (механического состава, влажности, плотности и др.), состояния атмосферы (облачность, ветер, осадки), растительного и снежного покрова. Поэтому на фоне общего

характера суточного хода температур почвы каждому типу почв присущи свои особенности.

Годовой ход температуры. Годовой ход температуры характеризуется проявлением двух периодов: летнего с потоком тепла от верхних горизонтов к нижним (период нагревания почвы) и зимнего – с потоком тепла от нижних к верхним (период охлаждения почвы). В умеренных широтах максимум среднесуточной температуры почвы наблюдается обычно в июле – августе, а минимум – в январе – феврале. Летом самая высокая температура отмечается в верхних горизонтах, с глубиной она снижается; зимой верхние горизонты имеют наименьшую температуру, а с глубиной она повышается. Наиболее резкие годовые колебания температуры происходят на поверхности почв, с глубиной они затухают. Различные типы почв имеют свои особенности годичного изменения температуры на разных глубинах (рис. 2). Среднегодовые температуры почвы на глубине 20 см выше среднегодовой температуры воздуха от десятых долей градуса до 5°С и более.

Большое влияние на годовое изменение температуры почвы оказывает растительность, она предохраняет поверхность почвы от резких колебаний температуры. В районах с холодными зимами и выпадением снега важное значение для формирования температурного режима имеют промерзание, оттаивание почвы, мощность и длительность сохранения снежного покрова.

Почва начинает замерзать при температуре несколько ниже 0°С, поскольку в почвенном растворе всегда содержатся растворимые вещества, понижающие температуру замерзания. На температуру замерзания почвы влияет и состояние почвенной влаги: свободная вода замерзает при температуре минус 0,1-1,5 °С, связанная – минус 1,5-4°С и ниже. Кроме того, на замерзание почвы влияют снежный и растительный покров, рельеф, свойства почвы и ее влажность, а также хозяйственная деятельность человека.

Рис. 2. Годовой ход температуры почвы на разных глубинах (по Шульгину): А – подзолистая; Б – дерново-подзолистая; В – чернозем; Г – бурая горно-лесная.

 

Снежный покров предохраняет почву от промерзания, и чем он мощнее, рыхлее и чем длительнее сохраняется, тем больше утепляет почву и снижает глубину ее промерзания. Сохранение и искусственное накопление снега имеет огромное значение в предохранении от вымерзания посевов озимых, многолетних трав и посадок плодово-ягодных культур. Растительный покров, задерживая и накапливая снег, резко ослабляет промерзание почвы. На наименьшую глубину почва промерзает в лесу и среди лесных и кустарниковых насаждений. Рельеф влияет на приток солнечной радиации, накопление снега и увлажнение почвы. Поэтому наибольшая глубина промерзания почвы наблюдается на выпуклых формах рельефа, наветренных склонах, где сдувается снег. В понижениях (лощинах, западинах) глубина промерзания почв наименьшая. Почвы северных склонов промерзают более глубоко, южные – на меньшую глубину. Чем влажнее почва, тем меньше она промерзает. При замерзании почвы идет процесс передвижения влаги в жидком и парообразном состоянии к верхнему, наиболее охлажденному слою (преимущественно 0-5 см). Замерзание почвы начинается до или после установления снежного покрова и продолжается до января или февраля, когда она начинает оттаивать снизу. Оттаивание идет за счет передачи тепла из нижних горизонтов, когда приток тепла от нижних слоев почв превышает его потери поверхностью почвы.

Влияние деятельности человека на промерзание почвы связано с изменением состояния растительного покрова, условий увлажнения на территории. Уничтожение растительности (вырубка леса и пр.) уменьшает накопление снега и способствует увеличению глубины промерзания почвы. В том же направлении проявляется действие осушения почв в связи с уменьшением влажности почвы.

В оттаивании почв наблюдаются два случая. В первом – оттаивание идет снизу и заканчивается до схода снега. При этом мерзлая прослойка исчезает у поверхности почвы; талая вода лучше проникает в почву. Во втором случае оттаивание начинается снизу, затем одновременно и сверху и снизу. В этот период мерзлая прослойка сохраняется на некоторой глубине, препятствуя проникновению воды в нижние горизонты, что приводит к значительному поверхностному стоку.

Для характеристики температурного режима особое значение имеет продолжительность периода активных температур (>10°С) в почве на глубине 20см. Здесь расположено максимальное количество корней сельскохозяйственных и многих естественных растений. Сумма активных температур почвы на этой глубине – основной показатель теплообеепеченности почв (табл. 1).

Теплообеспеченность почв основных зон страны снижается с запада на восток. В земледельческих районах таежно-лесной зоны она колеблется от нижесредней до вышесредней, в лесостепной – от нижесредней до хорошей, в степной – от средней до весьма хорошей, в зоне сухой степи – от хорошей до весьма хорошей. Наилучшая теплообеспеченность у почв сухих и влажных субтропиков.

Сумма активных температур почвы на глубине 0,2 м, °С	Теплообеспеченность почв
0—400	Низкая
400—800	Весьма слабая
800-1200	Слабая
1200— 1600	Ниже средней
1600-2100	Средняя
2100—2700	Выше средней
2700-3400	Хорошая
3400—4400	Весьма хорошая
4400—5600	Высокая
5600—7200	Весьма высокая

Табл. 1 Оценка теплообеспеченности почв (Н.В. Димо)

 

Для оценки температурного состояния почв и возможности выращивания культур, различных по требовательности к теплу, важное значение имеют также показатели суровости зимних почвенных условий. Такими показателями являются сумма отрицательных температур на глубине 20см и средний из абсолютных минимумов температур на поверхности почвы. По этим показателям выделяют почвы: теплые, умеренно теплые, умеренные, умеренно холодные, холодные, мерзлотные и длительно сезоннопромерзающие. Учет показателей теплообеспеченности и суровости зимних почвенных условий необходим при районировании сортов сельскохозяйственных культур, разработке агротехнических и мелиоративных мероприятий.