Водный режим почв Вода важнейший фактор жизни

Водный режим почв Вода – важнейший фактор жизни на Земле. Она входит в состав всех живых организмов, участвуя практически во всех процессах, связанных с развитием растений. В почвообразовании, особенно в формировании почвенного плодородия, вода относится к наиболее существенным биофизическим факторам. Неслучайно, В. Г. Высоцкий сравнивал ее с кровью живого организма. Количество поступающей воды зависит от климата, рельефа, типа и вида растительности, гидрологических условий. Количество воды, поступающей на поверхность суши, измеряется в мм водного слоя: 1 мм осадков на 1 га соответствует 10 т воды. Для создания 1 г сухого вещества растениям требуется от 200 до 1000 г воды. Источником воды являются осадки (дождь, снег, иней, а также грунтовые воды. Часть влаги поступает за счет конденсации пара.

Формы влаги в почве Попав на поверхность почв и рыхлых горных пород вода соприкасается с минеральными и органическими частицами и, взаимодействуя с ними, образует различные формы влаги. В настоящее время выделяют следующие формы: Парообразная влага находится в почвенном воздухе, заключенном между почвенными частицами, накапливается в почве за счет испарения и ее движение зависит от упругости пара и теплового расширения почвенного воздуха. Конденсация происходит при передвижении пара из теплых слоев почвы в холдные, при остывании поверхности почвы, например, ночью в песчаных почвах. Днем сконденсировавшаяся влага снова переходит в парообразное состояние. После конденсации часть влаги становится доступной для растений, однако большого значения эта форма влаги не имеет. Гигроскопическая влага накапливается в почве за счет сил молекулярного притяжения твердых почвенных частиц. Гигроскопичность – способность мелкораздробленных частиц поглощать молекулы влаги из воздуха. Эта форма воды для растений недоступна. Пленочная влага окружает почвенные частицы и удерживается силами молекулярного притяжения. Это подвижная форма воды, но растениями она почти неусвояема. Наибольшее значение для развития почвообразовательных процессов и питания растений имеет гравитационная и капиллярная вода.

Наибольшее значение для развития почвообразовательных процессов и питания растений имеет гравитационная и капиллярная вода Гравитационная влага движется между структурными отдельностями сверху вниз под влиянием силы тяжести и во многом зависит от механического состава и структурности почвы. Капиллярная влага заполняет поры внутри структурных отдельностей и удерживается капиллярными силами. Она передвигается в почве во всех направлениях и относится к числу усвояемой растениями. Чем тоньше капилляры, тем медленнее и выше поднимается в них влага. Если капилляры заполнить водой сверху, избыток ее стечет вниз, а оставшаяся часть будет удерживаться в них. По форме различают капиллярно-подпертую влагу, если вода поднимается вверх от уровня грунтовых вод, и капиллярно-подвешенную, если влага висит в верхнем слое почвы, что наблюдается после выпадения и просачивания осадков. В песчаных почвах капилляры очень крупные и вода полностью не заполняет промежутки между частицами, образуется стыковая вода, заполняющая узкие промежутки стыков между песчаными частицами.

Названные виды почвенной воды определяют естественное увлажнение почвы. Влаге принадлежит важная роль в почвообразовании, так как она обусловливает движение растворенных минеральных веществ, развитие микробиологических процессов, выветривание минералов . ВЛАГОЕМКОСТЬ ПОЧВЫ, величина, количественно характеризующая водоудерживающую способность почвы; способность почвы поглощать и удерживать в себе от стекания определенное количество влаги действием капиллярных и сорбционных сил. В зависимости от условий, удерживающих влагу в почве, различают несколько видов В. п. : максимальную адсорбционную, капиллярную, наименьшую и полную. Максимальная адсорбционная ВЛАГОЕМКОСТЬ ПОЧВЫ, связанная влага, сорбированная влага, ориентировочная влага — наибольшее количество прочно связанной воды, удерживаемое сорбционными силами. Чем тяжелее гранулометрический состав почвы и выше содержание в ней гумуса, тем больше доля связанной, почти недоступной влаги в почве.

Водные свойства почвы: ВЛАГОЕМКОСТЬ ПОЧВЫ, величина, количественно характеризующая водоудерживающую способность почвы; способность почвы поглощать и удерживать в себе от стекания определенное количество влаги действием капиллярных и сорбционных сил. Влагоемкость зависит от механического состава почвы, увеличивается при увеличении количества глинистых частиц. Наибольшей влагоемкостью обладают органогенные горизонты – лесная подстилка и торф, удерживающие влагу в 5 -20 раз больше своей массы. Процентное отношение её веса к весу почвы или, соответственно, её объёма к объёму почвы, выраженное в процентах, называется показателем влагоёмкости почвы В зависимости от условий, удерживающих влагу в почве, различают несколько видов В. п. : максимальную адсорбционную, капиллярную, наименьшую и полную.

Максимальная адсорбционная, или молекулярная, влагоемкость равна максимальной гигроскопичности почвы, зависит от механического состава. Чем тяжелее гранулометрический состав почвы и выше содержание в ней гумуса, тем больше доля связанной, почти недоступной влаги в почве. Чем больше илистых частиц, тем выше максимальная гигроскопичность. У песков она колеблется в пределах 0, 5 – 1, 5 %, у тяжелых суглинков достигает 8 – 10 %. С этой формой влагоемкости связана величина влажности устойчивого завядания растений (ВУЗ). Обычно ниже этой влажности вода в почве становится недоступной и растения гибнут. У песчаных почв ВУЗ колеблется в пределах 1 – 3 %, у тяжелых суглинистых – около 20 %.

. Капиллярная влагоёмкость почвы — максимальное количество влаги, удерживаемое в почвогрунте над уровнем грунтовых вод капиллярными (менисковыми) силами. Зависит от мощности слоя, в котором она определяется, и его удалённости от зеркала грунтовых вод. Чем больше мощность слоя и меньше его удаление от зеркала грунтовых вод, тем выше капиллярная влагоёмкость почвы. В предельных случаях она равна полной пористости почвы, т. е. колеблется от 26 до 45 %. Капиллярная влагоемкость меньше в крупнозернистых песках и оструктуренных почвах.

При равном удалении от зеркала её величина обусловлена общей и капиллярной пористостью, а также плотностью почвы. С капиллярной влагоёмкостью почвы связана капиллярная кайма (слой подпёртой влаги между уровнем грунтовых вод и верхней границей фронта смачивания почвы). Капиллярная влагоёмкость почвы характеризует культурное состояние почвы. Чем почва менее оструктурена, тем больше в ней происходит капиллярный подъём влаги, её физическое испарение и, зачастую, накопление в верхней части легкорастворимых, в т. ч. и вредных для растений солей. Наименьшая - полевая влагоёмкость почвы — кол во воды, фактически удерживаемое почвой в природных условиях в состоянии равновесия, когда устранено испарение и дополнительный приток воды. Эта величина зависит от гранулометрического, минералогического и химического состава почвы, ее плотности и пористости, соответствует капиллярноподвешенной влаге

Наименьшая - полевая влагоёмкость почвы — кол-во воды, фактически удерживаемое почвой в природных условиях в состоянии равновесия, когда устранено испарение и дополнительный приток воды. Эта величина зависит от гранулометрического, минералогического и химического состава почвы, ее плотности и пористости, соответствует капиллярноподвешенной влаге. В песчаных почвах наименьшая влагоемкость равна 3 -5 %, в суглинистых и глинистых 18 -23 % , а в хорошо оструктуренных суглинистых 35 -38 %. Испарение капиллярноподвешенной влаги может идти до определенного предела, пока почва не достигнет влажности разрыва капиллярных связей (ВКР). Обычно ВКР в хорошо оструктуренных почвах равна 90 %, в плохо оструктуренных – 60 -70 % наименьшей влагоемкости. При влажности почвы между ВКР и наименьшей влагоемкостью растения не испытывают недостатка во влаге.

Типы водного режима почв p p Водный баланс – совокупность всех видов поступления влаги в почву и ее расходование за конкретный промежуток времени. В различных почвенно-климатических условиях водный баланс складывается поразному, соотношение между приходными и расходными статьями меняется, меняются и типы водного режима. В настоящее время выделяют следующие типы водного режима: промывной – характеризуется ежегодным промачиванием почвы до грунтовых вод. Он распространен на территориях, где осадки превышают испарение. Непромывной – характерен для территорий, где влага не проникает до грунтовых вод. Наблюдается в южной части лесостепной, степной и пустынной зон. Выпотной – характерен для территорий с преобладанием расхода влаги над осадками. Такой режим наблюдается в поймах рек и на территориях с близким залеганием грунтовых вод в степных и полупустынных районах. Эти типы были выделены Г. Н. Высоцким.

p p А. А. Роде, развивая учение Г. Н. Высоцкого, выделил еще три типа водного режима: Мерзлотный – когда на слое вечной мерзлоты образуется верховодка. Периодически-промывной - когда влага не каждый год достигает поверхности грунтовых вод. Деструктивно-выпотной – когда корни растений, перехватывая влагу из капиллярной каймы грунтовых вод, создают условия, при которых расходная часть водного баланса становится больше приходной.

Таким образом, основные понятия: 1. Максимальная адсорбционная влагоемкость (МАВ) — влажность почвы, соответствующая наибольшему содержанию недоступной растениям прочносвязанной влаги. 2. Максимальная гигроскопичность (МГ) — влажность почвы, соответствующая количеству воды, которое почва может сорбировать из воздуха, полностью насыщенного водяным паром. Влага, соответствующая МГ, полностью недоступна растениям. 3. Влажность устойчивого завядания растений (ВЗ), соответствующая содержанию в почве воды, при котором растения обнаруживают признаки завядания, не проходящие при помещении растений в насыщенную водяным паром атмосферу. Влажность завядания соответствует влажности почвы, когда влага из недоступного для растений состояния переходит в доступное (нижний предел доступности почвенной влаги). 4. Наименьшая (полевая) влагоемкость почвы (НВ) — соответствует капиллярно подвешенному насыщению почвы водой, когда последняя максимально доступна растениям. 5. Полная влагоемкость (ПВ) — соответствует такому содержанию влаги в почве, когда все ее поры насыщены водой

Воздушный режим почв Почва – пористое тело, в котором практически постоянно в тех или иных количествах присутствует воздух. Он обычно состоит из смеси газов и заполняет свободные от воды поры почв. Источниками почвенного воздуха является атмосферный воздух и газы, образующиеся в самой почве.

ВОЗДУШНЫЙ РЕЖИМ ПОЧВЫ - изменение содержания и состава почвенного воздуха за определенный период (сутки, сезон, год), один из факторов плодородия почвы. Воздух в почве находится преимущественно в газообразном состоянии, небольшая часть его растворена в почвенной влаге и поглощена твёрдой частью почвы. Свободный почвенный воздух заполняет пустоты, поры, не занятые водой, перемещается в них и сообщается с атмосферой, защемлённый — находится в порах и изолирован почвенной влагой, адсорбированный — поглощён почвенными частицами. Наиболее важен для растений свободный воздух, содержание которого зависит от порозности (в минер. почвах от 25 до 75% , почвах, богатых органическим веществом, — до 88%)и влажности почвы. Лучшее соотношение воды и воздуха в почве для большинства с. х. культур, когда 60% пор заполнено водой и 40% воздухом. Некоторые растения хорошо развиваются при большем содержании влаги в почве и меньшем воздуха.

Воздушные свойства почвы зависят от влажности, объемной плотности, механического состава, структурности почвы. Благодаря воздухопроницаемости и порозности аэрации почвы в том или ином количестве содержат почвенный воздух. Почвенный воздух — газы, находящиеся в порах почвы, свободных от влаги; содержание его выражается в процентах от объема почвы и изменяется в зависимости от динамики влажности почв в данной местности. Почвенный воздух хорошо дренированных почв содержит, %: азота — 78, кислорода — 21, аргона — 0, 9, углекислого газа — 0, 03. По составу он мало отличается от атмосферного (в нем больше углекислоты и меньше кислорода). В зависимости от пористости, влажности, состава растений, количества органических веществ, микроорганизмов содержание O 2 и СО 2 в почвенном воздухе может меняться от 0 до 20 %. Различия в концентрации O 2 и С 02 определяются интенсивностью использования О 2, поступлением С 02 и быстротой газообмена между атмосферным и почвенным воздухом — аэрацией.

Воздушный режим характеризуется следующими показателями: воздухопроницаемость – способность почвы пропускать сквозь себя воздух. Чем большими являются ее показатели, тем лучше идет газообмен. Зависит от механического состава, ее плотности, влажности, структурного состояния. Воздух передвигается в почве по порам, не заполненным водой. В структурных почвах, в которых кроме капиллярных пор есть достаточное количество крупных некапиллярных пор, создаются наиболее благоприятные условия для воздухопроницаемости. воздухоемкостъ – способность почвы удерживать определенное количество воздуха. Определяют ее в объемных процентах. Содержание воздуха в почве зависит в первую очередь от влажности почвы и ее пористости – чем большая пористость и меньшая влажность почвы, тем больше содержится в ней воздуха. Оптимальные условия для газообмена создаются при содержании воздуха в минеральных почвах 20– 25%, а в торфяных – 30– 40%.

Существует несколько иное определение: общий объем почвенных пор выше наименьшей влагоемкости (капиллярно подвешенной влаги) называют воздухоемкостью, а общий объем пор, свободных от влаги, — воздухосодержанием, или порозностью аэрации. Воздухоемкость и воздухосодержание выражаются в процентах от объема почвы.

Аэрация, или газообмен почвенного воздуха с атмосферным, осуществляется благодаря воздухопроницаемости почвы. Перемещение молкеул происходит вследствие различия парциального давления газов (диффузии). Процесс диффузии газов в самой почве происходит в 5— 20 раз медленнее, чем в атмосфере. На аэрацию оказывает влияние поступление влаги в почву, которая вытесняет воздух в атмосферу. Значительное влияние на газообмен оказывают верховодка и близколежащие (1, 5— 2, 0 м) грунтовые воды с переменным уровнем. При подъеме уровня воды воздух, обогащенный углекислотой, выталкивается в атмосферу, а при опускании уровня воды происходит втягивание атмосферного воздуха, обогащенного кислородом. Аэрация усиливается благодаря изменению температуры и барометрического давления атмосферы. Нагревание почвы сопровождается расширением газов и их выходом в приземной слой воздуха, то же самое происходит при уменьшении атмосферного давления. И, наконец, газообмен почв усиливается при действии ветра в приземном слое, обычно занятом той или иной растительностью

Значительная часть почвообразовательных процессов, связанных с разложением органических веществ, сопровождается окислительными процессами, активной микробиологической деятельностью. Поэтому самые верхние органогенные горизонты поглощают значительное количество кислорода. Так, лесная подстилка способна поглотить кислорода до 400 мл на 1 кг, гумусовые горизонты поглощают от 0, 5 до 3 мл на 1 кг абсолютно сухого вещества, а нижние горизонты подзолистых почв — десятые и сотые доли миллилитра.

Поглощается кислород и растущими корнями растений, микроорганизмами. При этом во всех случаях в почвенный воздух выделяется углекислый газ. При недостатке кислорода создаются анаэробные условия, замедляются процессы разложения органических веществ, изменяются группы микроорганизмов, изменяется валентность Fe и Mg, начинаются процессы оторфовывания, оглеения, разрушения почвенной структуры с образованием плотных горизонтов. Анаэробные условия складываются в почвах при содержании кислорода 2, 5— 5 % или если его меньше 5, 5 см 3 в 1 кг почвы. При недостатке кислорода в почве изменяются интенсивность и направление почвообразования, а почвенный воздух насыщается недоокисленными соединениями (метан, сероводород, ароматичес кие вещества) и главным образом углекислотой, содержание которой может достигать 15— 20 % объема.

Находящийся в почвах углекислый газ способствует образованию (при реакции р. Н>5) бикарбонатов. При реакции среды р. Н<5 углекислый газ способствует растворению карбонатов и, по видимому, образуя угольную кислоту, может участвовать в процессах химического и биохимического выветривания, способствуя перемещению различных веществ по профилю почв. При недостатке кислорода прекращается рост корней, проростков, элементы питания становятся недоступными, а изменяющиеся физические условия в почве приводят к прекращению роста растений и потере почвенного плодородия.

Для обеспечения наилучших условий газового состава почвенного воздуха, аэрации, роста растений и развития микроорганизмов необходимо, чтобы порозность аэрации верхних горизонтов почвы находилась в пределах 15— 20 % объема почвы. Соотношение в почвах О 2 и СО 2 постоянно изменяется в связи с сезонными и годовыми циклами развития растений и климатическими факторами

В верхних горизонтах почвенного профиля содержится 18 — 20% О 2, 0, 15— 3% СО 2, 78— 80% N, а также в небольших количествах аммиак и др. газы. Кислород почвенного воздуха необходим для дыхания растений СО 2, поступая в припочвенный слой атмосферы, повышает растворимость некоторых почвенных соединений и служит источником углеродного питания растений. В избыточно увлажнённых почвах, вследствие затруднённого газообмена, в почвенном воздухе часто накапливается 5— 10% и более CO 2, содержание O 2 падает до 15% и менее. При этом замедляются микробиологические процессы, могут образоваться вредные восстановленные соединения, снижается поступление в растения питательных веществ и воды, задерживается их рост и развитие, а иногда посевы гибнут. Создание благоприятного В. р. п. достигается своевременной ее обработкой , внесением органических удобрений, осушением избыточно увлажнённых земель. В. р. п. тесно связан с её водным и тепловым режимами, а также с питательным режимом растений.

При недостатке кислорода и избытке углекислого газа в почвенном воздухе развитие растений угнетается, снижается усвоение веществ питания, воды, замедляется рост корней. Отсутствие кислорода ведет к гибели растений. Все это обусловливает необходимость постоянной аэрации почв. Почвенный воздух может находиться в различных состояниях – свободном, адсорбированным поверхностью почвенных частичек и растворенном в жидкой фазе почвы. Большое значение в аэрации почвы имеет свободный почвенный воздух. Он обычно находится в некапиллярных и капиллярных порах, обладает подвижностью и может обмениваться с атмосферным воздухом. По составу почвенный воздух отличается от атмосферного меньшим содержанием кислорода и большим углекислого газа. Кроме трех основных газов (N 2, О 2, СО 2) в почвенном воздухе находятся в незначительных количествах СН 4, Н 2 и др.

На протяжении вегетационного периода состав почвенного воздуха постоянно меняется в результате деятельности микроорганизмов, почвенных животных, дыхания растений и газообмена с атмосферой. В пахотных, хорошо аэрируемых почвах с благоприятными физическими свойствами содержание СО 2 в почвенном воздухе на протяжении вегетации не превышает 1– 2 % , а содержание О 2 не бывает ниже 18 %. Главные факторы, влияющие на газообмен – диффузия, изменение температуры почвы, барометрического давления, влажность почвы, ветер. Все эти факторы действуют в природных условиях совокупно, но основным необходимо считать диффузию. В результате ее происходит перемещение газов в соответствии с их парциальным давлением. Состояние газообмена определяется воздушными свойствами почв. К ним относят воздухопроницаемость и воздухоемкость.

p Таким образом, основные воздушные свойства почвы: воздухоёмкость (в % от объёма почвы), воздухопроницаемость и аэрация — совокупность процессов обмена почвенного воздуха и его составляющих с атмосферой. В основе газообмена между почвой и атмосферой лежат различия в концентрации CO 2 и O 2 в них, что поддерживается непрерывным потреблением O 2 и выделением CO 2 в процессе дыхания почвенных микроорганизмов, почвенной фауны, корней растений, в результате разложения органического вещества и др. процессов в корнеобитаемом слое. Большое влияние на газообмен оказывает структура почвы и водопроницаемость. Химический состав почвенного воздуха непостоянен.

Приемы регулирования воздушного режима Воздушный режим почвы тесно связан с ее водным режимом. Вода и воздух занимают поры между твердыми частицами почвы и являются антагонистами. Антагонизм проявляется наиболее отчетливо при избыточном увлажнении почвы или когда она сухая. Воздушный режим регулируют во всех почвенно климатических зонах и особенно на тяжелых и склонных к уплотнению малоокультуренных и заплывающих почвах, образующих поверхностную корку, резко препятствующую газообмену между почвенным и атмосферным воздухом, на орошаемых землях, сильно уплотняющихся после полива. Многие приемы, применяемые для регулирования водного режима почвы, одновременно оказывают влияние и на воздушный режим. Важнейшее значение имеют те из них, которые улучшают физические, физико химические и другие свойства почвы: накопление органического вещества, сочетание разноглубинных обработок, а при необходимости и периодические углубления пахотного слоя, щелевание и др.

На землях избыточного увлажнения эффективны все приемы, способствующие удалению избытка влаги (дренаж, узкозагонная вспашка, поделка гребней и гряд, посев на них культурных растений и др. ). На средних и тяжелых по механическому составу почвах целесообразны частые механические обработки. В засушливых условиях в почве мало влаги и много воздуха. Там целесообразны прикатывание и выравнивание поверхности, способствующие сохранению влаги в почве. Легкие почвы не следует подвергать частому рыхлению, особенно глубокому. Их глубокая механическая обработка оправдана только при заделке органических удобрений и при борьбе с корнеотпрысковыми и корневищными сорняками.

Создание глубокого пахотного горизонта, рыхление подпахотного, разрушение почвенной корки – важные приемы регулирования воздушного режима на малогумусных почвах тяжелого механического состава. Положительную роль играют при этом и такие мероприятия, как регулирование реакции среды, внесение удобрений, особенно органических. К приемам, улучшающим воздушный режим почвы, относят также правильное чередование культур в севооборотах, возделывание в них картофеля, сахарной свеклы, кукурузы, кормового люпина, клевера, гороха и других пропашных и бобовых растений.

Тепловой режим почвы и его регулирование p p Роль тепла в жизни растений Для роста и развития растений необходимы определенные тепловые условия. Основные физиологические процессы: фотосинтез, транспирация, дыхание зависят от теплового режима. Повышение температуры до оптимума способствует активизации этих процессов. При дальнейшем повышении или понижении температуры жизнедеятельность растений нарушается. У каждого вида растений свое отношение к температурному режиму: есть теплолюбивые и холодостойкие, жаростойкие и морозоустойчивые. Знание отношение растений к теплу позволяет правильно устанавливать сроки посева, проводить различные мероприятия по регулированию тепловых условий. Не меньшее значение имеют тепловые условия для жизнедеятельности почвенных микроорганизмов, большая часть которых лучше всего развивается при температуре от 10 до 35 градусов. Температура почвы оказывает влияние на водно-воздушный режим и характер питания.

Тепловой режим почв Теплово й режи м почв — совокупность и последовательность всех явлений поступления, перемещения, аккумуляции и расхода тепла в почве на протяжении определенного отрезка времени (так различают суточный и тепловой режимы). Основным показателем теплового режима является температура почвы (на разных глубинах почвенного профиля). Она зависит от климата, рельефа, растительного и снежного покрова, тепловых свойств почвы. Тепловой режим обусловлен преимущественно радиационным балансом, который зависит от соотношения энергии солнечной радиации, поглощенной почвой, и теплового излучения. Некоторое значение в теплообмене имеют экзо и эндотермические реакции, протекающие в почве при процессах химического, физико химического и биохимического характера, а также внутренняя тепловая энергия Земли. Однако два последних фактора оказывают незначительное влияние на термический режим почвы.

p Разность между поступившей к поверхности почвы тепловой энергией и суммой отраженной радиации и земного лучеиспускания дает количество деятельной тепловой энергии, называемое радиационным балансом. Тепловой баланс почвы складывается из радиационного баланса, отраженной и излученной радиации; турбулентного потока тепла, связанного с теплообменом между поверхностью почвы и воздухом; тепла, затрачиваемого на физическое испарение и транспирацию воды; теплообмена между слоями почвы.

Радиационный баланс изменяется в зависимости от широты местности и времени года. В тундре он равен 10 20 ккал (42 84 к. Дж)/см², в южной тайге — 30 40 (126 167), в черноземной зоне 30 50 (126 209), а в тропиках превышает 75 ккал (314 к. Дж)/см² в. год. Наибольшее количество тепла из почвы, не покрытой растениями, например, на чистых парах, расходуется на теплообмен в воздух, значительная доля расходуемого тепла падает на испарение воды из почвы. На полях, покрытых растениями, наибольший расход тепла приходится на транспирацию, может достигать 80% и больше от радиационного баланса. Величина расходных и приходных статей баланса подвержена частым изменениям в течение суток и по сезонам года. Так , в ночные часы из приходной части выпадает солнечная радиация, а из расходной – отражаемая радиация. Поэтому летним днем тепловой баланс положительный, а ночью отрицательный. Летом тепло с поверхности поступает в почву, а зимой – наоборот. Суточные изменения температуры почвы весной и летом распространяются на глубину 70 100 см. , но амплитуда колебаний сильно уменьшается на глубине более 20 см. В почвах с высокой теплоемкостью и низкой теплопроводностью, например, в торфяниках, суточные колебания не обнаруживаются на глубине 20 25 см.

И величина радиационного баланса, и дальнейшее преобразование фактически поступившего в почву тепла теснейшим образом связаны с тепловыми свойствами почвы: теплоемкостью и теплопроводностью Теплоемкость способность почвы удерживать тепло. Она измеряется количеством тепла (в Дж), которое необходимо для нагревания на 1° 1 г почвы (весовая теплоемкость) или 1 куб. см (объемная теплоемкость). Составные части почвы имеют неодинаковую теплоемкость: вода — 4, 2; торф — 2, 5; глина — 2, 4; песок — 2, 1; почвенный воздух — 0, 001. Средняя теплоемкость почвы 2, 1 2, 5 Дж. Теплоемкость почвы зависит от ее механического состава, содержания в ней влаги и перегноя. Чем больше в почве воды, тем больше тепла требуется для ее нагревания. Песчаные почвы быстрее нагреваются, чем глинистые. Поэтому песчаные почвы считаются теплыми, а глинистые холодными. Весной легкие песчаные и супесчаные почвы можно обрабатывать значительно раньше, чем тяжелые глинистые; всходы сельскохозяйственных культур на таких почвах появляются раньше (и дружнее), чем на холодных глинистых почвах. Чем больше в почве перегноя, тем выше ее теплоемкость. Почвы структурные, рыхлые имеют теплоемкость выше, чем почвы бесструктурные, плотные

Теплопроводность — это способность почвы проводить тепло от более нагретых слоев к более холодным. Она измеряется количеством тепла (в Дж), которое проходит в 1 с через 1 см 2 почвы толщиной 1 см при разности температур в 1°. Теплопроводность почвы зависит от теплопроводности составных ее частей: наименьшая — у воздуха, несколько выше — у воды, наибольшая — у минеральной части почвы. Очень низкая теплопроводность у торфяных почв. Следовательно, чем больше в почве воздуха и органического вещества, тем хуже она проводит тепло и дольше его сохраняет. Сухие бесструктурные, плотные почвы нагреваются быстрее, но они быстрее и теряют это тепло. Увлажненные, рыхлые, богатые органическим веществом почвы нагреваются медленнее, но зато излучают его постепенно; в таких почвах дольше удерживается аккумулируемая ими солнечная энергия, что благоприятнее для роста и развития сельскохозяйственных культур. Тепловой режим почвы регулируют с помощью орошения, снегозадержания, мульчирования и рыхления почвы.

Температуропроводность – скорость изменения температуры при наличии градиента t. Это производная величина, прямо пропорциональна теплопроводности и обратно пропорциональна теплоемкости. Этот показатель характеризует скорость прогревания и охлаждения почвы. С увеличением влажности почвы ее теплоемкость и теплопроводность возрастают, температуропроводность сначала резко повышается, а затем становится постоянной. Температурный режим почв следует за температурным режимом приземного слоя, но отстает от него. Средние годовые температуры почвы возрастают с севера на юг и с востока на запад. В пределах России и сопредельных государств среднегодовая температура почвы изменяется в пределах от 12 до +20°С. Выделяются 2 области положительных и отрицательных среднегодовых температур почвы на глубине 20 см. Геоизотерма 0°С проходит по диагонали с северо запада на юго восток. Область отрицательных среднегодовых температур на глубине 20 см. в основном совпадает с областью распространения многолетнемерзлых пород. Суточные изменения температуры весной и летом распространяются на глубину 70 -100 см, но амплитуда колебаний резко уменьшается на глубине более 20 см. В почвах с высокой теплоемкостью и низким коэффициентом теплопроводности (торфяники) суточные колебания не обнаруживаются на глубине 20 -25 см.

Суточные изменения температуры весной и летом распространяются на глубину 70 -100 см, но амплитуда колебаний резко уменьшается на глубине более 20 см. В почвах с высокой теплоемкостью и низким коэффициентом теплопроводности (торфяники) суточные колебания не обнаруживаются на глубине 20 -25 см. Годовые колебания температуры почвы достигают более глубоких слоев. В южных широтах годовые колебания не ощущаются на глубине 5 м, где устанавливается постоянная температура, а в резко континентальном климате колебания распространяются на глубину до 30 м. Глубина промерзания зависит не только от продолжительности и температуры зимнего периода, но и от толщины снежного покрова, в малоснежных степных и лесостепных районах Заволжья почва промерзает на глубину до 100 см, а в средней полосе нашей страны – на 30 -70, на юге – на 10 -20 см.

Типы температурного режима почв. Классификация основана на признаках, относящихся к промерзанию почвы. p Мерзлотный. Среднегодовая температура профиля почвы имеет p Сезонно-промерзающий. Подстилание многолетнемерзлыми p Непромерзающий. Среднегодовая температура профиля почвы и отрицательный знак. Преобладает процесс охлаждения, сопровождающийся промерзанием почвенной толщи до верхней границы многолетнемерзлых пород, протаивает на глубину до 100 см. Температура самого теплого месяца не выше 20 градусов. p Длительно-сезонно-промерзающий. Подстилается многолетнемерзлыми породами. Преобладает положительная среднегодовая температура профиля почвы. Отрицательные температуры проникают глубже 1 м. Длительность процесса промерзания не менее 5 6 месяцев. Сезонно промерзающая толща не смыкается с многолетнемерзлыми породами. Не исключено отсутствие многолетнемерзлых породами отсутствует. Среднегодовая температура профиля почвы положительная. Сезонное промерзание может быть кратковременным (несколько дней) и продолжительным (не более 5 месяцев). Температура самого теплого месяца 20 30 градусов. температура самого холодного месяца положительные. Промерзания не наблюдаются. . Он подразделяется на непромерзающий охлаждающийся, непромерзающий теплый и непромерзающий жаркий в зависимости от среднегодовых температур и температуры самого теплого и самого холодного месяца.

Хорошо гумусированная, темноокрашенная почва усиленно поглощает лучистую энергию. Структура обеспечивает равномерное рыхлое состояние. Структурированная почва хорошо прогревается весной. Тепловой режим оказывает большое влияние на рост и развитие растений и свойства почвы. Большое значение имеет в микробиологической деятельности почвенных микроорганизмов. От него зависит скорость и характер превращения органических остатков. При плохом тепловом режиме затухает, и питательный режим почвы ухудшается. Тепловой режим связан с водным, воздушным и питательным режимами, эти связи многосторонни. Повышение температуры увеличивает подвижность воды, ее испарение, резкое понижение температуры ночью вызывает конденсацию водяных паров на поверхности почвы или на границе рыхлого и плотного ее слоев. Колебания температуры оказывают существенное влияние на состав почвенного воздуха и газообмен, на растворимость газов и их диффузию, т. е. являются фактором газообмена между почвой и атмосферой.

Регулирование теплового режима почв. Различают агротехнические, агромелиоративные и агрометеорологические приемы регулирования теплового режима почв. К агротехническим приемам относят прикатывание, гребневание, оставление стерни, мульчирование; к агромелиоративным — орошение, осушение, устройство лесополос, борьбу с засухой; к агрометеорологическим — борьбу с заморозками, меры по снижению излучения тепла из почвы и др. Гребневание способствует лучшему прогреванию почвы, усиливает теплообмен воздуха с почвой, повышает устойчивость растений к заморозкам. В результате прикатывания среднесуточная температура повышается на 3. . . 5 °С в 10 сантиметровом слое, залегающем ниже уплотненной прослойки. При мульчировании (покрытие поверхности почвы различными материалами) уменьшается отражательная способность почв. Например, черная мульча способствует уменьшению альбедо почвы на 10. . . 15%. Белое покрытие применяют для снижения избыточного нагревания почвы.

p Лесополосы способствуют накоплению снега, благодаря чему снижаются отрицательные температуры в почве, уменьшается скорость ветра и тем самым снижается вертикальный обмен приземного слоя воздуха с атмосферой межполосном пространстве днем и повышением — ночью. Орошение уменьшает отражение радиации до 20 %, что увеличивает приход тепловой энергии к почве. Внесение органических удобрений способствует повышению температуры почвы.