Тема: температурный режим почвы. Суточный и годовой ход температуры на поверхности почвы Суточный и годовой ход температуры почвы

Лекция 4

ТЕМПЕРАТУРНЫЙ РЕЖИМ ПОЧВЫ

Лучистая энергия в деятельном слое преобразуется в тепло­вую. При положительном радиационном балансе (днем, летом) часть этого тепла затрачивается на нагревание деятельного слоя, часть - на нагревание приземного воздуха, растений, а часть - на испарение воды с почвы и растений. Когда радиационный баланс отрицательный (ночью, зимой), затраты тепла, связан­ные с эффективным излучением деятельной поверхности, ком­пенсируются приходом тепла из деятельного слоя, от воздуха, часть тепла выделяется при конденсации (сублимации) водяного пара на деятельной поверхности. Этот приход и расход энергии на деятельной поверхности выражаются уравнением теплового баланса:

В=А+Р+LЕ

где В - радиационный баланс деятельной поверхности; А - поток тепла между деятельной поверхностью и нижележащими слоями; Р - поток тепла между по­верхностью и приземным слоем воздуха; LЕ - поток тепла, связанный с фазовы­ми преобразованиями воды (испарение - конденсация).

Другие составляющие теплового баланса земной поверхности (потоки тепла от энергии ветра, приливов, от выпадающих осад­ков, расход энергии на фотосинтез и др.) значительно меньше указанных ранее членов баланса, поэтому их можно не прини­мать во внимание.

Смысл уравнения заключается в уравновешивании радиаци­онного баланса земной поверхности нерадиационной передачей тепла.

Суточный и годовой ход температуры поверхности почвы

Из того, что тепловой баланс земной поверхности равен нулю, не следует, что температура поверхности не меняется. Когда передача тепла направлена вниз (+А), то значительная часть тепла, приходящая к поверхности сверху, остается в дея­тельном слое. Температура этого слоя, а следовательно, и дея­тельной поверхности при этом возрастают. Напротив, при пере­даче тепла через земную поверхность снизу вверх (-А) тепло в атмосферу уходит прежде всего из деятельного слоя, вследствие чего температура поверхности понижается.

Дневное нагревание и ночное охлаждение поверхности по­чвы вызывают суточные колебания ее температуры. Суточный ход температуры имеет обычно по одному максимуму и миниму­му. Минимум температуры поверхности почвы при ясной пого­де наблюдается перед восходом Солнца, когда радиационный баланс еще отрицателен, а обмен теплом между воздухом и поч­вой незначителен. С восходом Солнца, по мере увеличения ра­диационного баланса, температура поверхности почвы возраста­ет. Максимум температуры наблюдается около 13 ч, затем тем­пература начинает понижаться.

В отдельные дни указанный суточный ход температуры по­чвы нарушается под влиянием облачности, осадков и других факторов. При этом максимум и минимум могут смещаться на другое время.

Разность между максимумом и минимумом в суточном или годовом ходе называется амплитудой хода температуры .

На амплитуду суточного хода температуры поверхности по­чвы влияют следующие факторы:

время года : летом амплитуда наибольшая, зимой - наимень­шая;

географическая широта : амплитуда связана с полуденной вы­сотой Солнца, которая возрастает в направлении от полюса к экватору, поэтому в полярных районах амплитуда незначитель­на, а в тропических пустынях, где к тому же велико эффектив­ное излучение, она достигает 50...60 0С;

рельеф местности : по сравнению с равниной южные склоны нагреваются сильнее, северные - слабее, а западные - несколько сильнее восточных, соответственно изменяется и амплитуда;

растительный и снежный покров : амплитуда суточного хода под этими покровами меньше, чем при их отсутствии, так как они уменьшают нагрев и охлаждение поверхности почвы;

цвет почвы : амплитуда суточного хода температуры поверх­ности темных почв больше, чем светлых, поскольку поглощение и излучение радиации у первых больше, чем у вторых;

состояние поверхности : рыхлые почвы имеют большую амп­литуду, чем плотные; в плотных почвах поглощенное тепло рас­пространяется вглубь, а в рыхлых остается в верхнем слое, по­этому последние больше нагреваются;

влажность почвы : на поверхности влажных почв амплитуда меньше, чем на поверхности сухих; во влажных почвах погло­щенное тепло, как и в плотных почвах, распространяется вглубь, а часть тепла затрачивается на испарение, вследствие этого они меньше нагреваются, чем сухие;

облачность : в пасмурную погоду амплитуда значительно меньше, чем в ясную, так как облачность уменьшает дневной прогрев и ночное охлаждение деятельной поверхности.

Годовой ход температуры поверхности почвы определяется различным приходом солнечной радиации в течение года.

Наименьшие температуры на поверхности почвы обычно на­блюдаются в январе - феврале, наибольшие - в июле или авгус­те.

На амплитуду годового хода температуры поверхности почвы влияют те же факторы, что и на амплитуду суточного хода, за ис­ключением широты места. Амплитуда годового хода в отличие от суточного возрастает с увеличением широты.

Теплофизические характеристики почвы

Между поверхностью почвы и ее нижележащими слоями про­исходит непрерывный обмен теплом. Передача тепла в почву осуществляется главным образом за счет молекулярной тепло­проводности.

Нагревание и охлаждение почвы в основном зависят от ее теплофизических характеристик: теплоемкости и теплопровод­ности.

Теплоемкость - количество тепла, необходимое для повышения температуры почвы на 1 °С. Различают удельную и объемную теплоемкость.

Удельной теплоемкостью (С уд ) называют количество тепла, не­обходимое для нагревания 1 кг почвы на 1 °С.

Объемной теплоемкостью (С об ) называют количество тепла, не­обходимое для нагревания 1 м3 почвы на 1° С.

Способность почвы передавать тепло от слоя к слою называ­ют теплопроводностью .

Мерой теплопроводности почвы служит коэффициент тепло­проводности , который численно равен количеству теп­ла, Дж, проходящего за 1 с через основание столба почвы сече­нием 1 м² и высотой 1 м.

Коэффициент теплопроводности почвы зависит главным образом от соотношения содержания в ней воздуха и воды .

Теплофизические характеристики почвы также зависят от её плотности . С уменьшением плотности теплоемкость и тепло­проводность сухих почв снижаются. Поэтому разрыхленные по­чвы в пахотном слое днем теплее, чем плотные, а ночью холод­нее. Кроме того, разрыхленная почва имеет большую удельную поверхность, чем плотная, и поэтому днем поглощает больше радиации, а ночью интенсивнее излучает тепло.

Измерение температуры и глубины промерзания почвы

Для измерения температуры почвы применяют жидкостные (ртутные, спиртовые, толуоловые), термоэлектрические, элект­ротермометры сопротивления и деформационные термометры.

Срочный термометр ТМ-3, ртутный, используют для измере­ния температуры поверхности почвы в данный момент (срок).

Максимальный термометр ТМ-1, ртутный, служит для изме­рения наивысшей температуры поверхности за период между сроками наблюдений.

Максимальный термометр отличается от срочного тем, что в канал капилляра непосредственно около резервуара входит тон­кий штифтик, впаянный в дно резервуара. В ре­зультате этого в месте сужения происходит разрыв ртути, и та­ким образом фиксируется максимальное значение температуры за данный промежуток времени.

Минимальный термометр ТМ-2, спиртовой, применяют для измерения самой низкой температуры поверхности почвы за пе­риод между сроками наблюдений. Особенность устройства этого термометра заключается в том, что внутрь капилляра закладыва­ется маленький из темного стекла штифтик. При понижении температуры поверхностная пленка менис­ка движется в сторону резервуара и перемещает за собой штиф­тик. При повышении температуры спирт, расширяясь, свободно обтекает штифтик. Последний остается на месте, указывая уда­ленным от резервуара концом минимальную температуру между сроками наблюдений.

Коленчатые термометры (Савинова) ТМ-5, ртутные, предназ­начены для измерения температуры почвы в теплый период на глубинах 5, 10, 15 и 20 см.

Термометр-щуп АМ-6, толуоловый, используют для походных измерений температуры почвы на глубинах 3...40 см.

Транзисторный электротермометр ТЭТ-2 применяют для из­мерения температуры пахотного слоя в теплый период. Им можно измерять и температуру в буртах корнепло­дов, картофеля, в зерновой массе в засеках.

Трость агронома ПИТТ-1 предназначена для измерения тем­пературы пахотного слоя и замера глубины вспашки. Принцип его действия основан на измерении омического со­противления в зависимости от температуры.

Вытяжные термометры ТПВ-50, ртутные, предназначены для измерений температуры почвы на глубинах 20...320 см в течение года. Их можно также использовать в хозяйствах для измерения температуры в буртах, силосных ямах и т. п.

В последнее время получили развитие методы бесконтактно­го определения температуры поверхности почвы со спутников, самолетов и вертолетов, позволяющие получать осредненные значения температуры для значительных участков земной по­верхности.

Мерзлотомер АМ-21 применяют для измерения глубины промерзания почвы. Этот прибор состоит из эбонито­вой трубки, на верхней части которой нанесены деления в сан­тиметрах для определения высоты снежного покрова. В эту трубку помещают резиновую трубку с делениями через 1 см, за­полненную дистиллированной водой.

Температуру по Международной практической шкале изме­ряют в градусах Цельсия (°С). Градус по этой шкале составляет 1/100 интервала между точками таяния льда (0 °С) и кипения воды (100 °С).

Значение температуры почвы для растений

Одним из важнейших факторов жизни растения является температура почвы. Прорастание семян, развитие корневой системы, жизнедеятельность почвенной микрофлоры, усвое­ние корнями продуктов минерального питания и др. в боль­шой степени зависят от температуры почвы. С повышением температуры почвы все эти процессы активизируются. Значи­тельное понижение температуры почвы приводит к гибели по­севов озимых зерновых культур, многолетних трав и плодовых деревьев.

Семена большинства сельскохозяйственных культур в сред­ней полосе прорастают при температуре 3...5 °С, а такие, как рис, хлопчатник и др., требуют значительно более высоких тем­ператур - 13...15 °С.

С повышением температуры почвы до оптимальной скорость прорастания семян возрастает, что обусловливает сокращение продолжительности периода от посева до появления всходов.

Температурный режим почвы непосредственно влияет на скорость роста корневой системы. При пониженных и повышенных температурах показатели роста ухудшаются.

После появления всходов температура почвы не теряет свое­го значения для растений. Они лучше растут и развиваются, если их корни находятся в среде с несколько пониженной (на 5...10 °С) температурой по сравнению с надземными органами.

Температура почвы оказывает большое влияние на жизнедея­тельность микроорганизмов и, следовательно, на обеспечен­ность растений элементами минерального питания, скорость разложения органического вещества, синтез гуминовых веществ и т. д.

Температурный режим определяет накопление подвижных питательных веществ в почве. Воздействуя на скорость движе­ния воды и растворимых солей, температура влияет на темпы поступления питательных веществ в растения из почвы и вне­сенных удобрений. При невысоких температурах (8...10 °С) сни­жается, например, поступление в корни и передвижение из кор­ней в надземные органы азота, ослабляется его расход на обра­зование органических азотных соединений. При более низких температурах (5...6 °С и ниже) поглощение корнями азота и фос­фора резко уменьшается. Снижается при этом и поглощение ка­лия.

Тесно связаны с температурным режимом почвы также рас­пространение и вредоносность болезней и вредителей сельско­хозяйственных растений. У ряда теплолюбивых культур (кукуру­за, хлопчатник) болезни проростков и повреждение семян пле­сенью проявляются при низких температурах (в холодные вёс­ны), когда термические условия неблагоприятны для растений.

Вредители растений, личинки которых находятся в почве, в зависимости от температуры могут принести больший или мень­ший вред.

Изменение температуры поверхности почвы в течение суток называется суточным ходом. Суточный ход поверхности почвы в среднем за много дней представляет собой периодические колебания с одним максимумом и одним минимумом.

Минимум наблюдается перед восходом солнца, когда радиационный баланс отрицателен, а нерадиационный обмен теплом между поверхностью и прилегающими к ней слоями почвы и воздуха незначителен.

С восходом солнца температура поверхности почвы растет и достигает максимума около 13 часов. Затем начинается ее понижение, хотя радиационный баланс еще остается положительным. Объясняется это тем, что после 13 часов возрастает отдача тепла поверхностью почвы в воздух путем турбулентности и за счет испарения.

Разность между максимальной и минимальной температурой почвы за сутки называется амплитудой суточного хода. На нее влияет ряд факторов:

1.Время года. Летом амплитуда наибольшая, а зимой наименьшая;

2.Широта места. Поскольку амплитуда связана с высотой солнца, то она уменьшается с увеличением широты места;

3. Облачность. В пасмурную погоду амплитуда меньше;

4. Теплоемкость и теплопроводность почвы. Амплитуда находится в обратной зависимости от теплоемкости почвы. Например, гранитная скала обладает хорошей теплопроводностью и в ней нагревание хорошо передается вглубь. В результате амплитуда суточных колебаний поверхности гранита невелика. Песчаная почва обладает меньшей теплопроводностью, чем гранит, поэтому амплитуда хода температуры песчаной поверхности примерно в 1,5 раза больше, чем гранитной;

5. Цвет почвы. Амплитуда темных почв значительно больше, чем светлых, так как способность поглощения и излучения у темных почв больше;

6. Растительный и снежный покров. Растительный покров уменьшает амплитуду, так как он препятствует нагреванию почвы солнечными лучами. Не очень большая амплитуда и при снежном покрове, так как из-за большого альбедо поверхность снега нагревается мало;

7. Экспозиция склонов. Южные склоны холмов нагреваются сильнее, чем северные, а западных больше, чем восточных, отсюда и амплитуда южных и западных поверхностей холмов значительнее.

Годовой ход температуры поверхности почвы

Годовой ход, как и суточный, связан с приходом и расходом тепла и определяется главным образом радиационными факторами. Удобнее всего проследить за данным ходом по среднемесячным значениям температуры почвы.

В северном полушарии максимальные среднемесячные температуры поверхности почвы наблюдаются в июле-августе, а минимальные – в январе-феврале.

Разность между наибольшей и наименьшей среднемесячными температурами за год называется амплитудой годового хода температуры почвы. Она в наибольшей степени зависит от широты места: в полярных широтах амплитуда наибольшая.

Суточные и годовые колебания температуры поверхности почвы постепенно распространяются в более глубокие ее слои. Слой почвы или воды, температура которого испытывает суточные и годовые колебания, называется активным.

Распространение температурных колебаний в глубь почвы описывается тремя законами Фурье:

Первый из них гласит, что период колебаний с глубиной не изменяется;

Второй говорит о том, что амплитуда колебаний температуры почвы с глубиной уменьшается в геометрической прогрессии;

Третий закон Фурье устанавливает, что максимальные и минимальные температуры на глубинах наступают позднее, чем на поверхности почвы, причем запаздывание прямо пропорционально глубине.

Слой почвы, в котором температура остается неизменной в течение суток называется слоем постоянной суточной температуры (ниже 70 - 100 см). Слой почвы, в котором температура почвы остается неизменной в течение года, называется слоем постоянной годовой температуры . Этот слой начинается с глубины 15-30 м.

В высоких и умеренных широтах встречаются обширные области, где слои почвы остаются мерзлыми в течение многих лет, не оттаивая летом. Эти слои называются вечной мерзлотой.

Вечная мерзлота может залегать как непрерывным слоем, так и в виде отдельных слоев, перемежаясь талой почвой. Мощность слоя вечной мерзлоты колеблется от 1-2 м до нескольких сотен м. Например, в Якутии мощность вечной мерзлоты составляет 145 м, в Забайкалье – около 70 м.

Нагревание и охлаждение водоемов

Поверхностный слой воды, как и почвы, хорошо поглощает инфракрасную радиацию: условия ее поглощения и отражения водой и почвой отличаются мало. Другое дело – коротковолновая радиация.

Вода, в отличие от почвы, представляет для нее прозрачное тело. Поэтому радиационное нагревание воды происходит в ее толще.

Существенные различия теплового режима воды и почвы вызываются следующими причинами:

Теплоемкость воды в 3-4 раза больше теплопроводности почвы. При одинаковом приходе или расходе тепла температура воды изменяется меньше;

Частицы воды обладают большей подвижностью, поэтому в водоемах передача тепла внутрь происходит не путем молекулярной теплопроводности, а за счет турбулентности. Охлаждение воды ночью и в холодное время года происходит быстрее, чем нагревание ее днем и летом, и амплитуды суточных колебаний температуры воды, также как и годовые, малы.

Глубина проникновения годовых колебаний в водоемы составляет 200 - 400 м.

Температура влияет и на ход корневого питания у растений: этот процесс возможен лишь при условии, когда температура почвы на всасывающих участках на несколько градусов ниже температуры наземной части растения. Нарушение этого равновесия влечет за собой угнетение жизнедеятельности растения и даже его гибель.[ ...]

Температура на поверхности почвы варьирует от -49 до 64°С. В теплые месяцы (V-IX) максимальный период температуры почвы на глубинах 5-20 см варьирует от 3,4 °С в мае до 0,7°С в сентябре. Положительная температура в течение всего года наблюдается в почве с глубины 1,2 м. Средняя глубина промерзания почвы составляет 58 см (табл. 1.6).[ ...]

Изменение температуры почвы в течение суток называется суточным ходом. Суточный ход температуры обычно имеет один максимум и один минимум. Минимум температуры поверхности почвы при ясной погоде наблюдается перед восходом Солнца, когда радиационный баланс еще отрицателен, а обмен теплом между воздухом и почвой незначителен. С восходом Солнца температура поверхности почвы возрастает, особенно при ясной погоде. Максимум температуры наблюдается около 13 часов, затем температура начинает понижаться, что продолжается до утреннего минимума. В отдельные дни указанный суточный ход температуры почвы нарушается под влиянием облачности, осадков и других факторов. При этом максимум и минимум могут смещаться на другое время (рис.4.2).[ ...]

Изменение температуры почвы в течение года называется годовым ходом. Обычно график годового хода строится по средним месячным температурам почвы. Годовой ход температуры поверхности почвы определяется в основном различным приходом солнечной радиации в течение года. Максимальные средние месячные температуры поверхности почвы в умеренных широтах северного полушария наблюдаются обычно в июле, когда приток тепла к почве наибольший, а минимальные - в январе - феврале.[ ...]

Суточный ход температуры почвы (/) и воздуха (2) в Павловске (под Ленинградом) в июне.[ ...]

Воздухообмен в почве А. Г. Дояренко определял как процесс выделения почвенного воздуха в суточном цикле изменения температуры почвы и назвал его «дыханием» почвы. Днем почва нагревается, воздух в ней расширяется и часть его вытесняется в атмосферу; ночью же при охлаждении воздух в почве сжимается и часть его захватывается из атмосферы почвой. В настоящее время под термином «дыхание» понимают выделение почвой С02. Ниже описана методика определения «дыхания» на приборе Трофимова.[ ...]

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.[ ...]

В летний период температура почвы с глубиной постепенно понижается. В холодном и умеренном климатах зимой, наоборот, температура почвы в верхних горизонтах ниже, чем в нижних.[ ...]

Резкие колебания температуры почвы в период ее обеззараживания также снижают радиус действия и токсичность препарата, что приводит к необходимости увеличения его норм расхода. Поэтому обеззараживание почвы карбатионом против теплолюбивых патогенных грибов при пониженной температуре (ниже 10-12°) является неперспективным.[ ...]

Вводные пояснения. Температура воздуха и почвы оказывает большое влияние на рост и развитие растений. Для некоторых из них более высокая температура почвы, чем воздуха,- является ускоряющим фактором в укоренении черенков и получении, продукции, годной к реализации, .в более короткий период. Сравнительно легко эту работу можно провести с традесканцией из семейства Коммелиновые. Это декоративно-листвен ное вечнозеленое, неприхотливое комнатное ампельное растение с плетистыми поникающими побегами, с разнообразной Окраской листьев - от светло-зеленых до сероватых и розоватых, .однотонных и пестрых.[ ...]

Электропроводность почвы зависит от содержания влаги концентрации солей С, содержания воздуха Р и температуры почвы I. При одинаковых значениях V?, Р, (удельная электропроводность характеризует ионную активность почвы, что служит мерой засоления почв С.[ ...]

Сезонные и суточные смены температуры почвы с увеличением глубины становятся менее заметными и на некоторых, различных для разных почв и климатических зон, глубинах остаются почти неизменными. В Средней Европе, суточные и сезонные смены температуры даже на глубине всего 15 см уже незначительны; суточные колебания температуры в самые жаркие периоды лета здесь не превышают 6° С и на глубине 30 см -г 2° С. Глубина, на которой суточные колебания температуры незначительны, тем больше, чем суше климат местности и чем выше инсоляция.[ ...]

Измерение: взятый образец почвы взвешивают вместе с цилиндром; по разности массы цилиндра с почвой и без нее определяют массу образца. Зная объем цилиндра и влажность почвы, определяют плотность скелета ее. Затем вводят внутрь образца термопару. Швы дна и крышки цилиндра покрывают нитрокраской для герметичности. При определении температуропроводности мерзлой почвы цилиндр с почвой предварительно выдерживают в ультратермостате или криостате при заданной температуре. Начальная разница температуры почвы и воды со льдом в термостате должна быть не менее 20 °С.[ ...]

Суточные и годовые колебания температуры почвы вследствие теплопроводности передаются в более глубокие ее слои. Слой почвы, в котором наблюдается суточный и годовой ход температуры, называется активным слоем.[ ...]

Влияние склонов на радиацию и температуру почвы подробно анализировал Грунов в Хоэнпейссенберге (Бавария). Рисунок 2.28 иллюстрирует различия в прямой и рассеянной радиации, падающей на склоны, обращенные на северо-северо-запад и юго-юго-восток, с углом наклона примерно 30°. Общие суммы больше всего отличаются зимой, когда высота солнца мала; обращенный на север склон получает только 30 % от количества радиации, получаемой обращенным на юг склоном, и почти вся радиация на первом из них является рассеянной. Связанные с этим разности температуры почвы показаны на рис. 2.29 для средних суточных значений и средних значений в 14 ч. Разность температур почвы (на глубине 50-100 см) достигает минимума зимой и летом, а максимума в переходные сезоны. Зимой снежный покров изолирует почву, и это ведет к тому, что между склонами почти нет различий. Склоны покрыты снегом с ноября по март (по апрель на северном склоне), и северный склон, кроме того, является обычно более влажным. Влияние суточного нагревания на верхний почвенный слой в 14 ч явно выражено летом.[ ...]

Для автоматического регулирования температуры почвы используют терморегулятор ПТР-02-03. Чувствительным элементом терморегулятора является полупроводниковое термосопротивление, включенное в цепь моста переменного тока. Основная погрешность шкалы при номинальном напряжении питания и температуре окружающей среды не превышает ±1°С.[ ...]

Приняты следующие градации сумм температур почв выше 1 О °С на глубине 20 см для характеристики их температурного режима субарктические (0 - 400°С); очень холодные (400- 800°С): холодные (800 - 1200 °С), умеренно холодные (1200- 1600 °С); умеренные (1600 - 2100 °С); умеренно теплые (2100 - 2700 °С); теплые (2700 - 3400 °С); очень теплые (3400 - 4400 °С); субтропические (4400-5600 °С)? субтропические жаркие (5600 - 7200 °С).[ ...]

В летний период температурный режим лесостепных почв характеризуется следующими особенностями. Прогревание почвенного профиля происходит медленно ввиду большого суточного колебания температуры воздуха, а также вследствие значительной потери тепла из почвы в ночное время в результате радиационного выхолаживания поверхностного слоя почвы. Рост температуры почвы в верхнем метровом слое продолжается до августа. К этому времени активные температуры (10° и выше) проникают в почву на глубину 0,8-1,2 м., а на глубине 2-2,5 м почва прогревается до 5°. Для летнего периода характерна значительная величина суточных колебаний температуры верхнего (пахотного) слоя почвы, однако ночные температуры не опускаются ниже физиологического оптимума и не оказывают неблагоприятного влияния на рост и развитие озимой пшеницы.[ ...]

Источником инфекции являются зараженные семена и почва, в которой патогены хорошо развиваются на растительных остатках. Интенсивному распространению корневой гнили на бобовых культурах способствует сочетание пониженной влажности (ниже 50 %) и температуры почвы 18-25 °С. Усиление заболевания наблюдается при увеличении глубины заделки семян, а также на тяжелых уплотненных почвах. При оптимальных сроках посева болезнь проявляется в меньшей степени, чем при поздних. При сильном развитии заболевания посевы изреживаются, вследствие чего недобор урожая может достигать 30 % и более.[ ...]

Отметим, что и порог развития, и сумма эффективных температур для каждого вида свои. Прежде всего они зависят от исторической приспособленности вида к условиям жизни. Так, семена клевера (умеренный климат) прорастают при температуре почвы от 0 до +1 °С, а для семян финиковой пальмы необходимо предварительное прогревание почвы до +30 °С.[ ...]

Система тепловых единиц имеет ряд ограничений. Так, температура почвы является более точным ориентиром начала роста, чем температура воздуха. На результаты могут влиять переход от дневных температур к ночным, длина дня, а также дифференцированное влияние температуры на разные фазы роста растений. Кроме того, температура выше минимальной может не оказывать выраженного влияния на рост, но в определенных пределах может действовать экспонентно, почти вдвое ускоряя многие физиологические процессы при подъеме температуры на каждые 10° С.[ ...]

По расчетам экономической эффективности дезинфекции почвы карбатионом, чистый доход от мероприятия при выращивании рассады в этом совхозе выразился в 319,25 руб. со 100 парниковых рам. В 1963 г. совхоз имени Тимирязева провел дезинфекцию почвы карбатионом в 32 двадцатирамных парниках на техническом обогреве (в которых цветная капуста в 1963 г. была поражена килой на 40-100%, при индексе болезни 29-64%). Препарат внесен 3-6 октября, температура почвы 8°, воздуха 11-13°. В четырех парниках внесен ТМТД (табл. 4).[ ...]

Для составления прогноза вначале устанавливают дату перехода температуры почвы на глубине 10 см через +1 °С, после этого суммируют ежедневно среднесуточную температуру воздуха и устанавливают даты достижения суммы температур 500, 800 и 1000 °С, фиксируют даты обильных (не менее 10 мм) теплых (при температуре не менее +12 °С) дождей. Дата таких осадков, выпавших после получения суммы температур 500 °С, будет датой начала развития грибницы ранних 1рибов, 800 - летних, 1000 (иногда 1250) - поздних. Прибавляют к дате начала развития грибницы срок развития того или иного вида. В результате определяют дату начала массового плодоношения.[ ...]

Деление на фациальные подтипы проводят с учетом суммы активных температур почвы на глубине 20 см и продолжительности периода отрицательных температур почвы на той же глубине (в месяцах). Для номенклатурного обозначения фациальных подтипов используют термины, связанные с их температурным режимом: теплые, умеренные, холодные, глубокопромерзающие и т. д.[ ...]

Характерными особенностями температурного режима серых лесных почв и выщелоченных черноземов Иркутской области, отличающими их от аналогичных почв в расположенных к западу провинциях лесостепной зоны, служат: большая продолжительность периода с отрицательными температурами в почве (6-8 месяцев), очень значительная глубина промерзания (1,5-2,5 м), малая мощность активного слоя почвы с температурой 10° и выше (0,8-1,2 м), наиболее низкие значения среднегодовой температуры почвы на глубине 0,2 м (от 1,3 до 3,7°), значительная амплитуда температуры почвы (24-30°) на глубине 0,2 м (Колесниченко, 1965, 1969).[ ...]

Для успешной перезимовки озимой пшеницы решающее значение имеет температура почвы на глубине залегания узла кущения (3 см). Как показывают результаты полевых испытаний озимой пшеницы Заларинка в 1992-1998 гг., в средние по снежности и по температурным условиям зимы температура почвы на глубине узла кущения не понижается до уровня критической для озимой пшеницы (-18, -20°) и повреждение зимующих растений бывает незначительное.[ ...]

Термометры ртутные коленчатые (Савинова) предназначены для измерения температуры почвы на глубинах 5,10,15,20 см в пределах от -10°С до +50 °С. Термометры выпускаются в комплекте из четырех штук, отличающихся длинной: 290, 350, 450 и 500мм за счет разной длины под-шкальной части. Цена деления - 0,5°С. Вблизи резервуара термометр изогнут под углом 135°. Резервуар тонирован от шкалы теплоизоляционной оболочкой, что позволяет более точно измерить температуру на глубине установки резервуара.[ ...]

Для характеристики температурного режима особое значение имеет продолжительность периода активных температур (>10 °С) в почве на глубине 20 см. Здесь расположено максимальное количество корней сельскохозяйственных и многих естественных растений. Сумма активных температур почвы на этой глубине - основной показатель теплообеспеченности почв (табл. 41).[ ...]

Основными показателями, характеризующими влияние климата на почвообразование, являются среднегодовые температуры воздуха и почвы, сумма активных температур более 0; 5; 10 °С, годовая амплитуда колебания температуры почвы и воздуха, продолжительность безморозного периода, величина радиационного баланса, количество осадков (среднемесячное, среднегодовое, за теплый и холодный периоды), степень континенталыюсти, испаряемость, коэффициент увлажнения, радиационный индекс сухости и др. Кроме перечисленных показателей, существует ряд параметров, характеризующих осадки и скорость ветра, которые определяют проявление водной и ветровой эрозии.[ ...]

Среди факторов внешней среды для растений, находящихся в состоянии зимнего покоя, важнейшее значение имеют температура воздуха и высота снежного покрова, так как их соотношение определяет температуру почвы на глубине узла кущения (3 см) - прямого показателя условий перезимовки растений. Установлено, что устойчивость озимой пшеницы к низким температурам в зимний период зависит от состояния (развития) растений, степени их закаливания в осенний период, особенностей сорта и условий минерального питания (Туманов, 1970; Куперман, 1969; Шульгин, 1967). По исследованиям И.М.Петунина (Шульгин, 1967) при хорошей закалке непереросшие растения в фазе кущения в самом начале зимы могут выдержать до -15° на глубине узла кущения, а в середине зимы до -20° (иногда и ниже). Во второй половине зимы устойчивость озимых к морозам падает, постепенно приближаясь к начальной (осенней) устойчивости. Как показали исследования А.И.Шульгина (1955) в Алтайском крае (Барнаул) критическая температура почвы на глубине узла кущения для озимой пшеницы составляет -16,-18°. При понижении температуры почвы до критической и ниже происходит повреждение узла кущения и гибель растений от вымерзания. Нормальная перезимовка озимой пшеницы протекает при понижении температуры почвы на глубине залегания узла кущения до -16°. При температуре ниже -16° создаются неблагоприятные условия дня перезимовки, а при дальнейшем понижении температуры почвы происходит повреждение узла кущения и гибель озимой пшеницы вследствие вымерзания.[ ...]

Электротермометр АМ-29 (прибор серийного выпуска) работает по мостовому принципу. Состоит из блока измерения температуры почвы в поверхностном слое и на глубине..[ ...]

Потребность объекта в тепле по данному методу выражается зависимостью между длительностью развития и средней температурой за это время. Под длительностью развития здесь понимается не только время прохождения какой-нибудь фазы, но и срок между ожидаемым моментом развития и любым фенологическим явлением, предшествующим ожидаемому. Этот срок называется межфазным периодом, или периодом. Начало периода должно легко определяться в природе, и потому для него подбирается такое явление, которое просто заметить или определить. Например, устанавливая лёт перезимовавшего поколения озимой совки, удобно за его начало считать дату перехода температуры почвы на глубине зимовки гусениц через 10 °С. Для определения начала лёта 2-го поколения яблонной плодожорки берут период, который начинается с момента лёта 1-го поколения. По данному методу концом периода всегда служит тот момент развития, который собираются прогнозировать, а началом - произвольно выбранное явление, даже не относящееся непосредственно к этому объекту. Так, можно установить связь между цветением одуванчика и лётом весенней капустной мухи и считать зацветание одуванчика началом периода.[ ...]

В первом опыте карбатион дал значительный оздоровительный эффект; во втором - эффект был меньший (табл. 2). Повышенная температура почвы в день внесения препарата (второй опыт), без сомнения, способствовала и более интенсивному развитию килы, что видно по контролю. В силу этого, а также, возможно, и большей потери газообразной активной фракции препарата эффективность карбатиона во втором опыте снизилась. Меньшая эффективность дезинфекции почвы в более поздние весенние сроки отмечалась при проведении ряда других опытов.[ ...]

Для зимнего сезона учитывают время наступления сезона [фактическая дата, отклонение от средних сро-ков (+) в Днях]; минимальную температуру почвы на глубине залегания узла кущения озимых культур по декадам; дату установления и схода устойчивого снегового покрова; среднюю высоту снегового покрова за декаду; распределение снегового покрова по территории (равномерное, неравномерное); глубину промерзания почвы (средняя за декаду); наличие ледяной корки, ее толщину и продолжительность залегания (в днях); число дней с особыми явлениями за декаду - обильными снегопадами, мокрым снегом, оттепелыо, гололедом, сильным ветром.[ ...]

Масса 1000 зерновок- 0,12...0,2 г. На одном растении образуется до 16 тыс. семян. Жизнеспособность в почве сохраняется до 5 лет. Семена могут прорастать после созревания. Оптимальные условия для прорастания на поверхности почвы создаются при периодическом ее увлажнении. При заделке семян глубже 5 см всходы не появляются. Весной метлица прорастает при температуре почвы более 5°С. Несоблюдение севооборотов, повторные посевы озимых, нарушения в обработке почвы, временный застой воды приводят к массовому засорению посевов.[ ...]

Процессы обмена почвенного воздуха с атмосферным называют аэрацией или газообменом. Газообмен осуществляется через систему воздухоносных пор почвы, сообщающихся между собой и с атмосферой. Газообмен обусловлен несколькими факторами: диффузией, изменением температуры почвы и барометрического давления, изменением количества влаги в почве под давлением осадков, орошением, испарением, влиянием ветра, изменением уровня грунтовых вод или верховодки.[ ...]

Однако в суровую зиму 1995/96 года, когда поля в первую половину зимнего периода были слабо прикрыты снегом (высота снега 7-15 см) и установились сильные морозы, температура почвы на глубине узла кущения понижалась ниже критической, что привело к повреждению и гибели опытных посевов от вымерзания.[ ...]

Радикальным приемом регулирования теплового режима в холодный период являются снежные мелиорации. Снегозадержание - одновременно важное средство накопления в почве влаги. Его широко применяют в засушливых и континентальных районах страны - на юге и юго-востоке европейской части СССР, в Западной Сибири, Северном Казахстане и других регионах, где снежный покров обычно невелик, а сильные морозы при небольшом снежном покрове могут сильно повредить посевы озимых, многолетние травы, плодово-ягодные культуры. При небольшом снежном покрове температура почвы на глубине залегания узла кущения озимых (около 3 см) может достигать критических величин и вызывать повреждение или гибель растений.[ ...]

В северном полушарии больше инсолируются южные склоны. Так, например, наблюдения, проведенные В. Р. Волобуевым (1963) в Батумском ботаническом саду, показали, что разница в температуре почвы на склонах южной и северной экспозиции в октябре составляла 8°С.[ ...]

Вследствие недостатка тепла на севере наиболее плодородными и для сельскохозяйственных растений и для древесных пород часто являются не самые богатые по содержанию зольных элементов тяжелые почвы, а наиболее теплые супеси или легкие суглинки. Здесь, на тяжелых почвах, деревья нередко снижают энергию своего роста также и потому, что корневая их система не может вследствие низкой температуры почвы подать в ствол нужное количество воды на транспирацию.[ ...]

Количество сеянцев ели, взятых с корнями, для определения воздуш-но-сухой массы на сильно отененной части было взято 4, а на слабо отененной-17. Но Турский и Никольский и не ставили своей целью дать количественное выражение степени светолюбия сосны и ели. Задача их опыта лежала в другой плоскости: они просто проверяли целесообразность давнего практического приема отенения гряд питомника щитами, а опыт попутно показал то, что сосна более светолюбива, чем ель, и потому сильнее ели ухудшает рост при сильном отенении.[ ...]

Парники на техническом обогреве, в которых выращивали рассаду сорта Московская поздняя, не были своевременно отключены от нагревательной системы (из-за огурцов, посеянных в отдельных парниках). В результате в конце апреля - начале мая температура почвы поднималась до 20° и выше. Подобное нарушение агротехники, без сомнения, сказалось на усилении болезни: из 17 парников в 8 было поражено черной ножкой до 15% рассады, в 6 - до 30% и в 3 - до 36%. К сожалению, в этом опыте не было контрольных парников.[ ...]

Однако существует опасность повреждения и гибели озимой пшеницы в начале весны, при выходе из перезимовки, когда ослабленные и в значительной мере утратившие закальсу растения в период возврата холодов не выдерживают резких длительных понижений температуры почвы (до -7, -10°) в зоне узла кущения.[ ...]

Комплексная структура сообществ зависит от чередования определенных условий среды, воздействия человека и особенностей роста самих растений. Но даже в моновидных ценозах выражена неоднородность растительного покрова, обусловленная неоднородностью рельефа и литогенной основы. Поскольку почвы являются зеркалом, отображающим состояние ландшафта, то в первую очередь нами было проведено сравнительное изучение температуры почв в зоне наиболее активного протекания обменных процессов (30-сантиметрового слоя почвы) и температуры приземного слоя воздуха с помощью психрометра на высоте 1.0 м, одновременно на участках с различным показателем КТП. В результате исследований (по 100 замеров на каждом участке за сезон) установлены статистически достоверные различия в температуре почвы участков с повышенным и пониженным КТП в течение периода наблюдений (июль - сентябрь 2004 г). Полученные результаты позволяют сделать предварительный вывод о том, что на территориях с повышенным конвективным тепловым потоком выше температура почвы на исследованной глубине. Различия составляют 1-1.5°С, что, безусловно, должно оказывать влияние на многие стороны функционирования лесных биогеоценозов.

Суточный и годовой ход температуры почвы

Наблюдения за температурой поверхности почвы и темпера­турой на различной глубине проводятся на некоторых метеороло­гических станциях уже более 70-80 лет. Обработка этих данных позволила установить закономерности изменения температуры почвы в течение суток и года.

Изменение температуры почвы в течение суток называется су­точным ходом. Суточный ход температуры имеет обычно один максимум и один минимум. Минимум температуры поверхности почвы при ясной погоде наблюдается перед восходом Солнца, когда радиационный баланс еще отрицателен, а обмен теплом между воздухом и почвой незначителен. С восходом Солнца, по мере изменения знака и величины радиационного баланса, тем­пература поверхности почвы возрастает, особенно при ясной по­годе. Максимум температуры наблюдается около 13 ч, затем температура начинает понижаться, что продолжается до утрен­него минимума.

В отдельные дни указанный суточный ход температуры почвы нарушается под влиянием облачности, осадков и других факто­ров. При этом максимум и минимум могут смещаться на другое время. Хорошо выраженный и правильный суточный ход наблю­дается в теплый период при ясной погоде.

Изменение температуры почвы в течение года называется го­довым ходом. Обычно график годового хода строится по средним месячным температурам почвы. Годовой ход температуры поверх­ности почвы определяется в основном различным приходом сол­нечной радиации в течение года. Максимальные средние месяч­ные температуры поверхности почвы в умервнных широтах север­ного полушарля наблюдаются обычно в июле, когда приток тепла к почве наибольший, а минимальные - в январе - феврале.

Разность между максимумом и минимумом в суточном или годовом ходе называется амплитудой хода температуры.

Факторы, влияющие на амплитуду суточного и годового хода температуры почвы

На амплитуду суточного хода температуры почвы влияют:

1) время года; летом амплитуда наибольшая, зимой - наи­меньшая;

2) географическая широта; амплитуда связана с полуденной высотой Солнца, которая в один и тот же день возрастает в направлении от полюса к экватору; поэтому в полярных районах амплитуда незначительна, а в тропических пустынях, где к тому же велико эффективное излучение, она достигает 50-60° С;

3) рельеф местности; по сравнению с равниной южные скло­ны нагреваются сильнее, северные слабее, а западные несколько сильнее восточных; соответственно изменяется и амплитуда;

4) растительный и снежный покровы; амплитуда суточного хода под этими покровами меньше, чем при их отсутствии;

5) теплоемкость и теплопроводность почвы; амплитуда нахо­дится в обратной зависимости от теплоемкости и теплопровод­ности;

6) цвет почвы; амплитуда суточного хода температуры по­верхности темных почв больше, чем светлых, так как поглощение радиации и ее излучение у темных поверхностей больше, чем у светлых; поверхности сухих и рыхлых почв имеют большую ам­плитуду, чем поверхности влажных и плотных почв;

7) облачность: в пасмурную погоду амплитуда значительно меньше, чем в ясную.

На амплитуду годового хода температуры поверхности почвы влияют те же факторы, что и на амплитуду суточного хода, за исключением времени года. Амплитуда годового хода, в отличие от суточного, возрастает с увеличением широты. В экваториаль­ной зоне она в среднем составляет 2-3° С, а в полярных райо­нах материков превышает 70° С (Якутия).

Амплитуда годового хода температуры оголенной поверхности почвы значительно больше, чети поверхности, покрытой раститель­ностью или снегом.

Закономерности распространения тепла в почве

Суточные и годовые колебания температуры поверхности поч­вы вследствие теплопроводности передаются в более глубокие ее слои. Слой почвы, в котором наблюдается суточный и годовой ход температуры, называют активным слоем. Распространение температурных колебаний в глубь почвы (при однородном соста­ве почвы) происходит в соответствии со следующими законами Фурье.

1. Период колебаний с глубиной не изменяется, т. е. как на поверхности почвы, так и на всех глубинах интервал между дву­мя последовательными минимумами или максимумами темпера­туры составляет в суточном ходе 24 ч, а в годовом 12 месяцев.

2. Если глубина растет в арифметической прогрессии, то ам­плитуда уменьшается в геометрической прогрессии, т. е. с уве- " личением глубины амплитуда быстро уменьшается.

Слой почвы, температура в котором в течение суток не изме­няется, называют слоем постоянной суточной температуры.

Температурный режим почвы __67

В средних широтах этот слой начинается с глубины 70-100 см. Слой постоянной годовой температуры в средних широтах зале­гает глубже 15-20 м.

3. Максимальные и минимальные температуры на глубинах наступают позднее, чем на поверхности почвы (табл. 15). Это за­паздывание прямо пропорционально глубине. Суточные максиму­мы и минимумы запаздывают на каждые 10 см глубины в сред­нем на 2,5-3,5 ч, а годовые на каждый метр глубины запазды­вают на 20-30 суток.

Таблица 15

Среднее время наступления максимумов и минимумов в суточном ходе температуры почвы (июнь)

Приведенные законы Фурье иллюстрируются графиками су­точного (рис. 12) и годового (рис. 13) хода температуры поверх­ности почву и температуры на различных глубинах. На этих ри­сунках четко прослеживается уменьшение амплитуды с глуби­ной, запаздывание времени наступления максимумов и миниму­мов с увеличением глубины и независимость периода колебаний от глубины.

Согласно теоретическим расчетам Фурье, глубина, до которой проявляется годовой ход температуры почвы, должна примерно в 19 раз превышать глубину проявления суточных колебаний. В действительности наблюдаются значительные отклонения от теоретических расчетов, и во многих случаях глубина проникно­вения годовых колебаний оказывается больше расчетной. Это обусловлено различием во влажности почвы по глубинам и во времени, изменением температуропроводности почвы с глубиной и другими причинами. 68

В северных широтах глубина проникновения годового хода температуры почвы составляет в среднем 25 м, в средних широ­тах- 15-20 м, в южных - около 10 м.

Температурный режим почвы

Рис. 12. Суточный ход темпе­ратуры почв в июне в Тбилиси.

Цифры у кривых - глубина в мет­рах.

// /// IV - V VI УГ VIII К-" X XI XII

Рис. 13. Годовой ход средней месячной температуры почвы с естественной по­верхностью в Тбилиси. Цифры у кривых - глубина в метрах.

Термоизоплеты

Материалы многолетних наблюдений за температурой почвы на различных глубинах могут быть представлены графически (рис. 14). На таком графике связываются температура почвы, глубина и время. Для построения графика на вертикальной оси откладывают глубины, а на горизонтальной - время (обычно ме­сяцы). На график наносят среднюю месячную температуру почвы на разных глубинах. Затем точки с одинаковой температурой со­единяют плавными линиями, которые называют термоизоплеты. Термоизоплеты дают наглядное представление о температуре активного слоя почвы на любой глубине в каждый месяц. Такие графики используют, например, для определения глубины про-

никновения критических температур, повреждающих корневую систему плодовых деревьев.

"/ III V "УН IX XI -1

Рис. 14. Изоплеты температуры почвы (Тбилиси).

Эти графики используют также в коммунальном хозяйстве, в промышленном и дорожном строительстве, при мелиорации.

Мощность мерзлого слоя обязательно учитывается при закла­дывании дрен в мелиорируемых районах.

Физико-географическое положение.

Физико-географическое положение - это пространственное расположение какой-либо местности (страны, района, населенного пункта или какого-либо другого объекта) по отношению к физико-географическим данностям (экватору, начальному меридиану, горным системам, морям и океанам и т.д.).

Соответственно физико-географическое положение определяется: географическими координатами (широта, долгота), абсолютной высотой по отношению к уровню моря, близостью (или отдаленностью) к морю, рекам, озерам, горам и т.п., положением в составе (расположением) природных (климатических, почвенно-растительных, зоогеографических) зон.

Самарская область расположена на юго-востоке Восточно-Европейской равнины, в центральной части России в 1000 км от Москвы в среднем течении реки Волги по обоим ее берегам, где она делает дугообразную излучину – Самарскую луку. Делится на правобережную и левобережную части.

Правобережье занято Приволжской возвышенностью, пересечённой оврагами и балками. В северной части Самарской Луки - горы Жигули (высота до 370 м). В левобережье, на северо-западе расположено Низкое Заволжье, на северо-востоке - Высокое Заволжье (Сокольи, Кинельские Яры). На юге - пологоволнистая равнина (Средний Сырт, Каменный Сырт), переходящая на юго-востоке в Общий Сырт.

Протяженность области с севера на юг - 335 км, с запада на восток - 315 км. Занимает площадь в 53,6 тыс. кв. км. Это 0,3% общей площади территории России. Граничит с Ульяновской, Саратовской, Оренбургской областями и Республикой Татарстан.

Самара расположена на излучине Самарской луки, на левом берегу реки Волги, между устьями рек Самара и Сок. Протяженность в меридианном направлении - 50 км, в широтном - 20 км. Географические координаты 53°12" северной широты и 50°06" восточной долготы. Площадь территории города - около 465,97 км² .

Город расположен на новых образованиях, которые лежат на пермских породах. Со стороны Волги преобладают песчаные почвы, со стороны реки Самара - глинистые.

На севере города расположены Сокольи горы. Максимальная вершина гора Тип-Тяв - 286 метров.

Температура на поверхности почвы имеет суточный ход. Минимум ее наблюдается в 3 часа, это связано с излучением почвы и наибольшим ее охлаждение перед восходом солнца. Затем температура поверхности почвы до 13-14 и достигает максимума в 15 часов, на это время приходится максимум солнечной радиации.

Рис.1. Температура поверхности почвы.

Анализируя график видно, что максимальная температура почвы в Самаре была 39 градусов в июле в 1984 году, минимальная температура -43 градуса наблюдалась в январе 1942 года.

В среднемесячных и среднегодовых значениях температуры максимум наступает в июле 20,4 ºС, а минимум в январе -13,5 ºС.
Температура воздуха.

Воздух, как и всякое тело, имеет температуру, отличную от абсолютного нуля. Температура воздуха в каждой точке атмосферы со временем непрерывно меняется. Кроме того, в разных местах Земли в одно и то же время она также может существенно различаться.

Рис.2. Температура воздуха.

Анализируя график видно, что максимальное значение температуры воздуха приходится на летние месяцы: июль – +64 ºС в 1954 году, июнь 1954 и 1975 годов +63 ºС. Следовательно, по высоким значениям температуры характерна засушливость. А минимальные значения температуры воздуха приходится на зимние месяцы: декабрь – -46 ºС в 1979 году, январь – -46 ºС в 1979 году,. Средняя месячная температура воздуха изменяется от +26 ºС в июле, до -14 ºС в январе. Следовательно, по низким значениям температуры зима в регионе холодная и продолжительная, а лето жаркое с частыми засухами, с большими колебаниями температуры и неустойчивостью погоды.