Материалы студентам (рефераты, курсовые, дипломные) » Почвы, их происхождение, свойства и их роль в жизни » Тепловые свойства и тепловой режим почв

Почва характеризуется тепловыми свойствами и тепловым режимом. Последний зависит в основном от нагревания ее солнцем или, точнее, способности поглощать лучистую энергию, которая превращается в тепловую.

Количество тепла, получаемое поверхно стью Земли, убывает от экватора к полюсу.

Почва поглощает огромное количество солнечного тепла, отражая при этом от 0,1 до 0,3 лучистой энергии. Отношение количества отраженной поверхностью Земли лучистой энергии (А) к количеству падающей (Е), выраженное в процентах, называется о т р а ж а т е л ь н о й  с п о с о б- н о с т ь ю, или альбедо поверхности. Альбедо измеряется специальными приборами – альбедометрами.

Альбедо колеблется (%): чернозем влажный – 8, сухой – 14, серозем влажный – 10 – 12, сухой – 25 – 30, глина – 16 – 23, трава зеленая – 26, песок белый и желтый – 34 – 40, пшеница – 10 – 25, хлопчатник – 20 – 22, снег сухой – 88 – 91 (А. Ф. Чудновский, 1959).

Кроме основного источника лучистой энергии, в почву поступает тепло, выделяемое при экзотермических, физико-химических и биохимических реакциях. Однако тепло, получаемое в результате биологических и фотохимических процессов, почти не изменяет темммпературу почвы. В летнее время сухая нагретая почва может повышать температуру вследствие смачивания. Эта теплота известна род названием т е п л о т ы   с м а ч и в а н и я. Она проявляется при слабом смачивании почв, богатых органическими и минеральными (глинистыми) коллоидами.

Весьма незначительное нагревание почвы может быть связано с внутренней теплотой Земли.

Из других второстепенных источников тепла следует назвать «скрытую теплоту» фазовых превращений, освобождающуюся в процессе кристаллизации, конденсации и замерзании воды и   т. д.

В зависимости от механического состава, содержания перегноя, окраски и увлажнения различают теплые и холодные почвы.

Теплоемкость

определяется количеством тепла в калориях, которое необходимо затратить, чтобы поднять температуру единицы массы (1г) или объема (1 см3) почвы на 1оС.

Из таблицы видно, что с увели чением влажности теплоемкость меньше возрастает у песков, больше у глины и еще больше у торфа. Поэтому торф и глина являются холодными почвами, а песчаные – теплыми.

Теплопроводность и температуропроводность.

Т е п л о п р о в о д н о с т ь – способность почвы проводить тепло. Она выражается количеством тепла в калориях, проходящего в секунду через площадь поперечного сечения 1 см2 через слой 1 см при температурном градиенте между двумя поверхностями 1оС.

Воздушно-сухая почва обладает более низкой теплопроводностью, чем влажная. Это объясняется большим тепловым контактом между ьтдельными частицами почвы, объединенными водными оболочками.

Наряду с теплопроводностью различают т е м п е р а т у р о п р о в о д н о с т ь – ход изменения температуры в почве. Температуропроводность характеризует изменен ие температуры на единице площади в единицу времени. Она равна теплопроводности, деленной на объемную теплоемкость почвы.

При кристаллизации льда в порах почвы проявляется кристаллизационная сила, вследствие чего закупориваются и расклиниваются почвенные поры и возникает так называемое м о р о з н о е   п у ч е н и е. Рост кристаллов льда в крупных порах вызывает подток воды из мелких капилляров, где в соответствии с уменьшающимися их размерами замерзание воды запаздывает.

Зависимость температуры замерзания воды от диаметра капилляров

(по Огиевскому)

В связи с тем, что многие источники притока тепла и расходования его исчисляются еще недостаточно точно, тепловой баланс определяется приближенно по упрощенной формуле:

Е = А(приток) – Б(расход),

а также

Rб = B + L    или    Rб – V = B + L

где  Rб – радиационный баланс (приход и расход лучистой энергии);

       В – теплообмен в деятельном слое (почва + растения);

       L – теплообмен в воздухе;

       V – обмен тепла, связанный с влагооборотом – испарением и конденсацией.

Источники поступающего в почву тепла и расходования его – неодинаковые для различных зон, поэтому тепловой баланс почв может быть и положительным и отрицательным. В первом случае почва получает тепла больше, чем отдает, а во втором – наоборот. Но тепловой баланс почв любой зоне с течением времени заметно изменяется.

Тепловой баланс почвы поддается регулированию в суточном, сезонном, годичном и многолетнем интервале, что позволяет создать более благоприятный термический режим почв.

Тепловым балансом почв природных зон можно управлять не только через гидромелиорации, но и соответственными агромелиорациями и лесомелиорациями, а также некоторыми приемами агротехники. Растительный покров усредняет температуру почвы, уменьшая ее годовой теплооборот, способствуя охлаждению приземного слоя воздуха вследствие транспирации и излучения тепла. Большие водоемы и водохранилища умеряют температуру воздуха.

Весьма простые мероприятия, например культура растений на гребнях и грядах, дают возможность создать благоприятные условия теплового, светового, водно-воздушного режима почвы на Крайнем Севере. В солнечные дни среднесуточная температура в корнеобитаемом слое почвы на гребнях на несколько градусов выше, чем на выровненной поверхности. Перспективно применение электрического, водяного и парового отопления, используя промышленные отходы энергии и неорганические природные ресурсы.

Регулирование теплового режима и теплового баланса почвы вместе с водно-воздушным имеет весьма большое практическое и научное значение. Задача заключается в том, чтобы управлять тепловым режимом почвы, особенно уменьшением промерзания и ускорением оттаивания ее.