Тепловий і світловий режими грунтів і їх регулювання

глава 13
ТЕПЛОВОЇ І СВІТОВИЙ РЕЖИМИ ГРУНТІВ І ЇХ РЕГУЛЮВАННЯ

Кількість тепла в грунті, отже, і її температура змінюються навіть протягом доби. Те ж можна сказати і про освітленість поверхні грунту. Мінливість цих величин має великий вплив на хід грунтоутворювального процесу і умови зростання (розвитку) рослин. Від уміння регулювати ці режими залежать відтворення родючості грунту і врожайність культурних рослин.

13.1. ТЕПЛОВОЇ РЕЖИМ ПОЧВ

Тепловий режим грунту включає сукупність надходження і віддачі тепла грунтом, його пересування в ній і всіх змін температури грунту.

Джерела тепла в грунті - промениста енергія сонця (пряма розсіяна, а також атмосферна радіація); тепло, що отримується від повітря; тепло, що утворюється в результаті розкладання органічні-ких залишків; внутрішнє тепло земної кулі; тепло від радіоактивних процесів, що відбуваються в грунті. З п'яти джерел теплової енергії останні три настільки малі, що ними можна знехтувати. Кількість тепла, одержуваного грунтом від повітря, також невелике і може бути суттєвим лише в окремих випадках, наприклад при вторгненні теплих повітряних мас. Таким чином, найбільш важливе джерело тепла - промениста енергія сонця.

Альбедо зрошуваних ділянок на 5-11% нижче, ніж сухих. Альбедо чистого сухого снігу становить 88-91%, мокрого - 70-82%.

Теплоємність. Розрізняють вагову і об'ємну теплоємність грунту. Вагова теплоємність - кількість тепла, що витрачається на нагрівання 1 г грунту на ГС (Дж / г на ГС). Об'ємна теплоємність - кількість тепла, що витрачається для нагрівання

1 см3 грунту на ГС (Дж / см3 на 1 ° С).

Теплоємність залежить від мінералогічного, гранулометричного складу і вологості грунту, а також від вмісту в ній органічної речовини. Наприклад, у кварцового піску вагова теплоємність 0,196, а об'ємна 0,517. Теплоємність ж торфу відповідно 0,477 і 0,601. Вагова та об'ємна теплоємність води дорівнює 1.

Вагова теплоємність для більшості мінеральних грунтів в абсолютно сухому стані коливається в порівняно вузьких межах-від 0,17 до 0,2. У міру підвищення вологості теплоємність піщаних грунтів зростає до 0,7, глинистих - до 0,8, а торф'янистих-до 0,9. Глинисті грунти відрізняються великою волого-ємністю і навесні повільно прогріваються, внаслідок чого їх називають холодними. Легкі по гранулометричному складу грунту (піщані, супіщані) навесні прогріваються швидше. Тому вони отримали назву теплих грунтів.

При однаковому зволоженні більш теплоємність ті грунту, в яких більше гідрофільних колоїдів. Чим гумусірованние грунт, тим вона більш теплоємність. Теплоємність пухких грунтів значно вища за теплоємність щільних.

Теплопровідність грунту. Це здатність грунту проводити тепло. Вона вимірюється кількістю тепла в калоріях, яке проходить за 1 с через 1 см3 грунту.

Тепло в грунті передається через розділяють тверді частинки, воду або повітря; при безпосередньому контакті частинок між собою; випромінюванням від частки до частки; конвекционной передачею тепла через газ або рідина.

У сухому стані грунту, багаті гумусом і мають високу порозностью аерації, дуже погано проводять тепло.

Хіміко-мінералогічний склад грунту незначно впливає на теплопровідність, так як передача тепла через газову і повітряну середовища здійснюється частіше, ніж при контакті між частинками.

Теплопровідність тим більше, чим більше гранулометричні елементи ґрунту (пил, пісок).

Теплопровідність твердої фази приблизно в 100 разів більше теплопровідності повітря. Тому пухкий грунт менш тепло-

проводности грунту. Про характер розподілу тепла можна судити по зміні температури в різних шарах ґрунту. Протягом доби в грунті спостерігаються одна хвиля нагрівання і одна хвиля охолодження. Перша виникає на поверхні грунту зі сходом сонця і закінчується о 14 год, друга - в 14 год і закінчується зі сходом сонця. Максимальні і мінімальні температури на різних глибинах настають не одночасно, а з запізненням тим більшим, чим більше глибина. На глибині 65-70 см запізнювання досягає діб. На цій же приблизно глибині добові коливання загасають. Різко виражені коливання згладжуються на глибині близько 40 см.

Амплітуди річних коливань підкоряються тій же закономірності, що й амплітуди добових коливань: досягають найбільшої величини на поверхні, зменшуючись з глибиною.

І тут з глибиною спостерігається запізнювання настання максимальних і мінімальних температур. На глибині 160 см воно перевищує 1 міс. Повний загасання коливання температур настає на глибині приблизно 13-14 м.

Величезний вплив на температурний режим грунту надає сніговий покрив. Сніг -поганий провідник тепла, тому він зменшує випромінювання його з грунту і віддачу в атмосферу, т. Е. Зменшує охолодження грунту.

Тепловий режим ґрунтів залежить від рельєфу місцевості. Експозиція схилів і їх крутизна визначають різницю в кількості тепла, одержуваного від сонячної радіації. Грунти на південних, південно-західних і південно-східних схилах прогріваються краще, ніж на північних, північно-західних і північно-східних схилах і вододілах.

Грунти, вкриті лісовою рослинністю (озимі, трави, ліс і т.д.), промерзають менше, ніж непокриті (без рослинності або мульчі).

Типи температурного режиму. У різних грунтово-кліматичних зонах складаються різні температурні режими грунтів. Грунтуючись на характері промерзання і величиною середньорічної температури, виділено 4 типи температурного режиму (по Димо).

Мерзлотний. Характерний для областей з вічною мерзлотою. Нагрівання грунту супроводжується її протаивания, а охолодження - промерзанням до верхньої межі Багаторічномерзлі грунту. Середньорічна температура грунту і температура грунту на глибині 0,2 м найхолоднішого місяця негативні.

Окремі сільськогосподарські культури по-різному реагують на температурний режим грунту. Так, найбільша маса бульб картоплі утворюється при температурі, що не перевищує 15-20 ° С, тоді як для розвитку потужної кореневої системи у бавовнику оптимальна температура грунту 28-30 ° С. Темпера- 'туру безпосередньо впливає на регулювання тих органів рослин, заради яких їх обробляють.

Різні культури вимагають для проростання насіння неоднакове кількість тепла (табл. 23). Для правильного районування різних сільськогосподарських культур, встановлення терміну посіву, регулювання теплового режиму і т. Д. Необхідно знати ставлення рослин до тепла. i

Теплові умови дуже впливають на життєдіяльність мікроорганізмів і, отже, на забезпеченість рослин елементами мінерального живлення, швидкість розкладання органічної речовини, синтез гумінових речовин і т.д.
23. Мінімальні та оптимальні температури грунту, необхідні для проростання насіння і появи сходів

Температура проростання насіння, * З

Підвищення температури змінює ряд властивостей води, наприклад в'язкість і поверхневий натяг, що збільшує її рухливість. При різкому зниженні температури грунту відбувається конденсація водяної пари на поверхні грунту або на; кордоні пухкого і щільного її шарів. Зниження температури 'грунтової вологи призводить до підвищення розчинності газів - вуглекислоти і кисню. Коливання температури грунту покращують газообмін в грунті і склад грунтового повітря. При зниженій температурі деякі рослини менше засвоюють азоту, фосфору і калію. Проморожування грунту викликає значні зміни її фізико-хімічних властивостей.

Тепловий режим грунту дуже впливає на всі процеси, що проходять в грунті, які тісно пов'язані з рослинами і визначають умови росту, розвитку рослин і їх продуктивність.

13.2. СВІТОВИЙ РЕЖИМ ПОЧВ

Світловий режим грунту - сукупність надходжень і віддачі (відображення) світла грунтом.

нізм дії сонячного світла на мікробіологічну активність різних грунтів ще не з'ясований.

Зона безпосереднього проникнення сонячного світла в грунтову товщу обмежена. Отже, вплив сол 'кінцевого світла на грунтові процеси має складний характер, т. Е. Сонячне світло впливає на якісь складові грунт ком-; тами, змінює їх властивості, що позитивно позначається на умовах життя мікроорганізмів в грунті.

У верхньому орному шарі серед компонентів грунту, на які може впливати сонячне світло, перш за все треба відзначити гумусові речовини, що покривають плівками частки твердої фази. Отже, вплив сонячної радіації на грунтові процеси необхідно пов'язати в першу чергу з влі-: яніем світла на органічну речовину ґрунту, яке є її складовою частиною і служить основою ґрунтової родючості. Раз-нокачественность гумусу орного і підорного горизонтів пояснюється фотохимическим вицвітанням його під впливом ультрафіолетових променів сонячного світла в верхньому шарі грунту, не затіненому або слабо затіненому рослинністю.

Під впливом ультрафіолетового світла забарвлені органічні речовини здатні приєднувати кисень навіть в молекулярній формі. При цьому відбувається активований світлом окислення органічних речовин, яке називають вицвітанням.

Вицвітання грунтового гумусу під впливом сонячного світла прямо пов'язано з біологічною активністю і родючістю грунтів. При сталості кількісного складу гумус зазнає якісних змін, що сприятливо впливають на процеси нітрифікації.

До складу гумусу входять органічні сполуки, здатні пригнічувати діяльність ґрунтових ферментів. Ультрафіоле-. товие промені сонячного світла, що падає на поверхню грунту. подібно метилированию в штучних умовах інактивують, інгібуючі речовини в складі гумусу, що підвищує біологічний чний активність, отже, і родючість грунту. Таке фотометілірованіе змінює кількість найбільш характерних для гумусових речовин грунту функціональних груп, що позначається на колоїдно-хімічні властивості гумусу. Саме під; впливом сонячного світла протягом вегетаційного періода1 відбувається диференціація орного шару грунтів по коллоіднохіміческім властивостями гумусу (Лактіонов).

Фотометілірованіе гумусу в природних умовах має суперечливий характер. З одного боку, зменшення кількості функціональних груп при фотоокислення гумусу під впливом ультрафіолетових променів сонячного світла погіршує колоїдно-хімічні властивості гумусу, які визначаються кількістю активних функціональних груп. Таким чином, при тривалому перебуванні грунту під паром або просапними