Тепловой режим почв

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

по дисциплине «Экологические основы земледелия и охрана почв»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила:

 

 

Проверил:

 

Содержание

 

1.	Тепловой режим почв	3
2.	Динамика и типы теплового  режима почвы	4
3.	Регулирование теплового  режима почв	6
	Список использованной литературы	8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Тепловой режим почв

Тепловой режим 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. Количество тепла, приходящее изнутри земного шара к поверхности почвы, составляет всего 55 кал (230 Дж)/см² в год.

Радиационный баланс изменяется в зависимости от широты местности  и времени года. В тундре он равен 10-20 ккал (42-84 кДж)/см², в южной тайге  — 30-40 (126-167), в черноземной зоне - 30-50 (126-209), а в тропиках превышает 75 ккал (314 кДж)/см² в год.

И величина радиационного  баланса, и дальнейшее преобразование фактически поступившего в почву  тепла теснейшим образом связаны  с тепловыми свойствами почвы: теплоемкостью  и теплопроводностью. Однако наиболее крупные изменения в тепловом режиме почв определяются различиями общеклиматических условий. чаще всего о тепловом режиме судят по ее температурному режиму. Температурный режим графически изображается в виде термоизоплет - кривых, соединяющих точки одинаковых температур.

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.

От температуры почвы  зависят поступление воды в корни  растений, минеральное питание, рост и дыхание корней.

С температурой почвы связаны  скорость и интенсивность почвенных  процессов, определяющих ее плодородие. К ним относятся разложение и гумификация растительных остатков, структурообразование, передвижение почвенных растворов, обменные реакции между твердой и жидкой фазами. Температура почвы влияет на состав почвенного воздуха, а также на температуру приземного слоя воздуха. Большая теплоемкость, медленное накопление энергии и постепенная теплоотдача обеспечивают относительную стабильность температурного режима почвы для роста и развития растений, отсутствие резких колебаний температуры.

2. Динамика и типы теплового режима почвы

Различают суточный и годовой  ход температуры почвы. Каждый тип  почвы имеет свой характерный  ход температуры на разных глубинах. Основной показатель теплового режима почвы — средняя температура  на глубине 20 см.

Суточная динамика температуры  почвы наиболее выражена в слое 0—50 см, причем колебания температуры  на поверхности почв максимальны. Днем тепловой поток направлен сверху вниз, ночью — снизу вверх. Глубже 0,5 м колебания суточных температур практически затухают. Годовой ход  температуры почв имеет большую  амплитуду колебаний, чем суточный, и распространяется на глубину до 3— 4 м. На глубине 6 м годовая температура  колеблется меньше, чем на 1 °С. Равновесие между температурой приземного воздуха  и почвы устанавливается с  запозданием, которое возрастает с  глубиной. Максимум температуры на глубине 3 м устанавливается на несколько  месяцев позже, чем на поверхности.

Температурный режим почв связан с географическим положением и тепловыми свойствами. На годовой  ход температуры почв оказывают  влияние растительный покров, экспозиция склона, мощность снежного покрова, влажность.

В зависимости от значений среднегодовой температуры, длительности и глубины промерзания почвы  выделяются четыре типа теплового (температурного) режима почвы по классификации В. Н. Димо: мерзлотный, длительно-сезонно-промерзающий, сезонно-промерзающий и непромерзающий.

Мерзлотный  тип температурного режима. Среднегодовая температура почвы на глубине 0—20 см — отрицательная. Сезонное промерзание почвы достигает глубины многолетнемерзлых пород (многолетней мерзлоты). Сумма активных температур не превышает 1 500°. Для мерзлотного типа характерна высокая континентальность почвенного климата — от резко континентального (амплитуда колебания температуры почвы до 40°) до умеренно континентального (с амплитудой до 16°). Примером мерзлотного типа температурного режима являются термоизоплеты (линии, соединяющие точки с одинаковой температурой) криоаридной почвы Якутии. Многолетняя мерзлота является постоянным источником низких температур почвы. Она служит водоупором для талых вод и основным ограничителем мощности корнеобитаемого слоя. Мерзлотный тип почв наблюдается в ряде провинций евроазиатской полярной и восточно-сибирской мерзлотно-таежной областей.

Длительно-сезонно-промерзающий тип. В этом типе почв среднегодовая температура положительная. Глубина проникновения отрицательных температур в почву не меньше 1 м, длительность промерзания на глубине 0,2 м составляет более 5 мес. Этот тип температурного режима характерен главным образом для почв таежной зоны. Слишком низкая температура почвы делает физически влажную почву физиологически сухой. Особенно этот эффект проявляется при резко континентальном климате и близком залегании многолетней мерзлоты. Почвы с низкой теплопроводностью (глинистые и торфяные) оттаивают медленнее и на меньшую глубину; песчаные и щебнистые — быстрее и на большую глубину.

Сезонно-промерзающий тип. Среднегодовые значения температуры почвы положительные. Температура самого теплого месяца на глубине 0,2 метра колеблется от +20 до +30 °С, длительность промерзания менее 5 мес. Этот тип температурного режима характерен для почв лесной, лесостепной и степной зон. Для сезонно-промерзающего типа температурного режима почв среднетаежной подзоны типичны термоизоплеты подзолистой почвы.

Непромерзающий  тип. Почвы не промерзают. Среднегодовая температура изменяется от +8° до +20°. Характерным примером непромерзающего типа температурного режима могут служить термоизоплеты почвы зоны влажных субтропических лесов.

Почвенный климат леса по сравнению  с полем мягче. Зимой он теплее, а летом прохладнее, суточная амплитуда  температур сглаживается. Это связано  с экранированием почвы кронами  деревьев от солнечных лучей, наличием рыхлой лесной подстилки, обладающей низкой теплопроводностью, а также более  длительным залеганием снежного покрова  под пологом леса. Особенности  температурного режима лесных почв оказывают  влияние на интенсивность дыхания  почвы и минерализации органического  вещества.

Тепловой баланс почвы  складывается из радиационного баланса (Т_б), состоящего из поступающей солнечной радиации, а также отраженной и излученной радиации; турбулентного потока тепла, связанного с теплообменом между поверхностью почвы и воздухом (Т_к); тепла, затрачиваемого на физическое испарение и транспирацию воды (Т_т); теплообмена между слоями почвы (Т_п). Уравнение теплового баланса почвы предусматривает алгебраическое равенство величин различных потоков:

Т_б + Т_к + Т_т + Т_п=0

 

 

 

3. Регулирование теплового режима почв

Регулирование теплового  режима — один из важнейших приемов  повышения плодородия почвы и  урожая сельскохозяйственных культур. Его следует проводить не только в течение вегетационного периода, но и в зимнее время. В западных и северо-западных районах регулирование  теплового режима в основном сводится к накоплению и сбережению тепла. В южных районах предусматривается  в первую очередь ослабление летнего  перегрева почвы.

В производстве накапливают  и сохраняют тепло в почве  различными путями. На дерново-подзолистых  почвах особое место занимает применение органических удобрении.

Существенное влияние  на тепловой режим почвы оказывает  механическая обработка почвы. С  разрыхлением почвы уменьшается  коэффициент теплопроводности. Следовательно, чем глубже рыхление, тем меньше теплопроводность почвы. Прикатывание, наоборот, повышает ее. Уплотненные  почвы быстрее прогреваются и  скорее отдают тепло. Однако в производственных условиях изменение тепловых свойств  почвы путем обработки связано  не только с рыхлением и уплотнением, но и с изменением водно-воздушных  ее свойств.

В северных и северо-западных районах для утепления почвы  делают гребни и гряды. При гребневой посадке раннего картофеля в Ленинградской и в соседних областях урожай клубней увеличивается на 40—60% по сравнению с обычной посадкой.

Для утепления посевов  в нечерноземной зоне применяют  мульчу темного цвета (черная бумага, торфяная крошка, мелкий навоз и  др.), а для отражения лучистой энергии в южных районах —  белого (белая бумага, соломенная резка).

При мульчировании почвы  значительно увеличивается поглощение лучистой энергии, повышается температура  почвы, угнетаются сорняки, сохраняется  почвенная влага и возрастает урожай многих сельскохозяйственных культур.

Мульчирование широко практикуется при возделывании овощных, ягодных  и пропашных культур. Для мульчирования  часто используют черную мульчбумагу и торфяную крошку. На посевах зерновых культур торфяной крошки требуется 15— 25 т на 1 га. Наибольшая прибавка урожая зерна от мульчирования торфом и навозом составляет 2—4 ц на 1 га.

Улучшение теплового режима избыточно увлажненных почв достигается  их осушением, при котором уменьшается  теплоемкость, а это ускоряет прогревание  почвы, что очень важно в раннее весеннее время.

Для утепления озимых зерновых культур и клеверов зимой применяют  снегозадержание. Оно одновременно увеличивает запас в почве  влаги. Снегозадержание следует  проводить в суровые зимы и  в первую очередь в местах сдувания снега. Мощность снегового покрова  надо доводить до 40—80 см (в зависимости  от района).

Лучшим биотопливом в теплицах, парниках и рассадниках считается конский навоз. Для выращивания овощных культур в ранние сроки или в течение полного года почву обогревают горячей водой и с помощью электрической энергии.

Для почв каждого типа характерна определенная динамика температур в  течение вегетационного периода  и на различной глубине. Наибольшие колебания температуры наблюдаются  на поверхностипочвы. С глубиной ее колебания уменьшаются. Суточные изменения температуры полностью затухают на глубине 40...50 см. Годовая динамика температуры зависит от природной зоны. Так, в черноземах в зимние месяцы на глубине 30...40 см температура опускается ниже 0 °С; в июне—августе она достигает максимального значения, а затем к зиме снова снижается.

На большой глубине  годовое колебание температуры  очень незначительно. Глубина промерзания почвы в зимнее время зависит от мощности снежного покрова. Под снегом почва промерзает на незначительную глубину, а в бесснежные зимы или при сдувании снега ветром почва может промерзать на глубину 0,7...0,9 м и более. Вот почему снегозадержание проводят не только для накопления влаги в почве, но и для сохранения тепла.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы:

 

1. Иванников А.В., Шрамко Н.В., Мукажанов К.М. Земледелие Северного Казахстана – Астана, 2001 – 295 с..
2. Земледелие под ред. А.И. Пупонина. М.: 2004 – 552 с.
3. Интернет источник www.activestudy.info
4. Интернет источник www.wikipedia.org
5. Воробьев С.А. и др. Земледелие – М.: Агропромиздат, 1991 - 248с.