Тепловой (температурный) режим почв

Для почв каждого типа характерна определенная динамика температур в течение вегетационного периода и на различной глубине. Наибольшие колебания температуры наблюдаются на поверхности почвы. 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.

В северных и северо-восточных районах страны, в зоне «вечной» мерзлоты оттаивает лишь верхний слой почвы. В связи с производственным освоением северных территорий все больше внимания уделяют сельскохозяйственному использованию этих земель. Здесь целесообразно проводить тепловые мелиорации и агротехнические приемы по улучшению теплового режима почв. При подборе участков земель под сельскохозяйственные угодья необходимо учитывать свойства почв, их гранулометрический состав, рельеф и гидротермические условия местности.

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

Типы теплового (температурного) режима почв. Различают мерзлотный, длительно сезоннопромерзающий, сезоннопромерзающий, непромерзающий типы теплового режима почв.

Мерзлотный тип распространен в Евро-Азиатской полярной и Восточно-Сибирской мерзлотнотаежной областях. В зоне вечной мерзлоты среднегодовая температура профиля почвы отрицательная. Замерзание доходит до многолетнемерзлой породы.

Длительно сезоннопромерзающий тип характерен для областей с преобладанием положительной среднегодовой температуры почвенного профиля. Промерзание почвы происходит на глубину не менее 1 м, но до многолетнемерзлых пород почва не промерзает.

Сезоннопромерзающий тип отличается положительной годовой температурой; вечная мерзлота отсутствует, промерзание почвы продолжается не более 5 мес.

Непромерзающий тип выражен в южных районах, где не наблюдается промерзание почв.

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.

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. Это сопровождается понижением температуры воздуха в 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.

Кулисные посевы высокостебельных растений (кукурузы, подсолнечника и др.) создают «парниковый эффект», сопровождающийся повышением температуры почвы. В районах с недостатком тепла этот прием применяют для увеличения урожайности овощных культур.