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.

Температура на поверхности почвы имеет суточный ход. Минимум ее наблюдается примерно через полчаса после восхода солнца. К этому времени радиационный баланс поверхности почвы становится равным нулю – отдача тепла из верхнего слоя почвы эффективным излучением уравновешивается возросшим притоком суммарной радиации. Нерадиационный обмен тепла в это время незначителен.

Затем температура на поверхности почвы растет до 13–14 ч и достигает максимума в суточном ходе. После этого начинается падение температуры. Радиационный баланс в послеполуденные часы и до вечера остается положительным. Однако отдача тепла в дневные часы из верхнего слоя почвы в атмосферу происходит не только путем эффективного излучения, но и путем возросшей теплопроводности, а также увеличившегося испарения воды. Продолжается и передача тепла в глубь почвы. Эти потери тепла оказываются значительно большими, чем радиационный приток, поэтому температура на поверхности почвы падает с 13–14 ч до утреннего минимума.

Разность между суточным максимумом и суточным минимумом температуры называется суточной амплитудой температуры.

В Московской области, по данным С.П. Хромова и М.А. Петросянца (2004), в зимние месяцы многолетняя средняя суточная амплитуда температуры на поверхности почвы (снега) 5–10°С, в летние – 10–20°С. В отдельные дни суточные амплитуды могут быть и выше и ниже многолетних средних значений в зависимости от ряда факторов, прежде всего от облачности. В безоблачную погоду велика солнечная радиация днем и также велико эффективное излучение ночью. Поэтому суточный (дневной) максимум особенно высок, а суточный (ночной) минимум низок и, следовательно, велика суточная амплитуда. В облачную погоду дневной максимум понижен, ночной минимум повышен и меньше суточная амплитуда.

Температура поверхности почвы, конечно, меняется и в годовом ходе. В тропических широтах ее годовая амплитуда (разность многолетних средних температур самого теплого и самого холодного месяцев года) небольшая и растет с широтой. В Северном полушарии на широте 10° она около 3°С, на широте 30° около 10°С, на широте 50 о в среднем около 25°С.

Во внетропических широтах непериодические изменения температуры воздуха настолько часты и значительны, что суточный ход температуры отчетливо проявляется лишь в периоды относительно устойчивой малооблачной антициклонической погоды. В остальное время он затушевывается непериодическими изменениями, которые могут быть очень интенсивными. Например, похоло-дания зимой, когда температура в любое время суток может упасть (в континентальных условиях) на 10–20°С в течение одного часа.

В тропических широтах непериодические изменения температуры менее значительны и не так сильно нарушают суточный ход температуры.

Непериодические изменения температуры связаны главным образом с адвекцией воздушных масс из других районов Земли. Особенно значительные похолодания (иногда называемые волнами холода) происходят в умеренных широтах в связи с вторжениями холодных воздушных масс из Арктики и Антарктиды. В Европе сильные зимние похолодания бывают также при проникновении холодных воздушных масс с востока, а в Западной Европе – с европейской территории России. Холодные воздушные массы иногда проникают в Средиземноморский бассейн и даже достигают Северной Африки и Передней Азии. Но чаще они задерживаются перед горными хребтами Европы, расположенными в широтном направлении, особенно перед Альпами и Кавказом. Поэтому климатические условия Средиземноморского бассейна и Закавказья значительно отличаются от условий близких, но более северных районов.

В Азии холодный воздух свободно проникает до горных хребтов, ограничивающих с юга и востока территорию среднеазиатских республик, поэтому зимы на Туранской низменности достаточно холодны. Но такие горные массивы, как Памир, Тянь-Шань, Алтай, Тибетское нагорье, не говоря уже о Гималаях, являются препятствиями для дальнейшего проникновения холодных воздушных масс к югу. В редких случаях значительные адвективные похолодания наблюдаются, однако, и в Индии: в Пенджабе в среднем на 8–9°С, а в марте 1911 г. температура упала на 20°С. Холодные массы при этом обтекают горные массивы с запада. Легче и чаще холодный воздух проникает на юго-восток Азии, не встречая по пути значительных преград (С.П. Хромов и М.А. Петросянц).

В Северной Америке нет горных хребтов, проходящих в широтном направлении. Поэтому холодные массы арктического воздуха могут беспрепятственно распространяться до Флориды и Мексиканского залива.

Над океанами вторжения холодных воздушных масс могут глубоко проникать в тропики. Конечно, холодный воздух постепенно прогревается над теплой водой, но все же он может вызывать заметные понижения температуры.

Вторжения морского воздуха из средних широт Атлантического океана в Европу создают потепления зимой и похолодания летом. Чем дальше в глубь Евразии, тем меньше становится повторяемость атлантических воздушных масс и тем больше меняются над материком их перво-начальные свойства. Но все же влияние вторжений с Атлантики на климат можно проследить вплоть до Среднесибирского плоскогорья и Средней Азии.

Тропический воздух вторгается в Европу и зимой, и летом из Северной Африки и из низких широт Атлантики. Летом воздушные массы, близкие по температуре к воздушным массам тропиков и поэтому также называемые тропическим воздухом, формируются на юге Европы или приходят в Европу из Казахстана и Средней Азии. На Азиатской территории России летом наблюдаются вторжения тропического воздуха из Монголии, Северного Китая, из южных районов Казахстана и из пустынь Средней Азии.

В отдельных случаях сильные повышения температуры (до +30°С) при летних вторжениях тропического воздуха распространяются до Крайнего Севера России.

В Северную Америку тропический воздух вторгается как с Тихого, так и с Атлантического океана, особенно с Мексиканского залива. На самом материке массы тропического воздуха формируются над Мексикой и югом США.

Даже в области Северного полюса температура воздуха зимой иногда повышается до нуля в результате адвекции из умеренных широт, причем потепление можно проследить во всей тропосфере.

1. Процессы нагревания и охлаждения почвы.

2. Теплофизические характеристики почвы

3. Суточный и годовой ход температуры почвы. Законы Фурье.

4. Зависимость температуры почвы от рельефа, снежного и растительного покрова.

6. Значение температуры почвы для растений. Оптимизация температурного режима почвы.

1. Процессы нагревания и охлаждения почвы

Солнечная радиация, поглощенная сушей, преобразуется в тепло, и часть этого тепла идет на нагревание почвы.

Температурный режим почвы зависит от радиационного баланса. Если он положительный, то поверхность почвы нагревается; а если он отрицательный, то она охлаждается.

Кроме того, на температурный режим почвы влияют процессы испарения и конденсации водяного пара на поверхности почвы:

При конденсации выделяется тепло, нагревающее почву.

При испарении тепло затрачивается и почва охлаждается.

Между поверхностью почвы и ее нижними слоями происходит непрерывный обмен теплом.

Если радиационный баланс положительный, поток тепла направлен от поверхности почвы вглубь.

Если радиационный баланс отрицательный и поверхность почвы холоднее нижележащих слоев, то поток тепла направлен вертикально вверх.

где d – плотность почвы в кг/м³.

Теплоемкость различных почв зависит не от их минерального состава, а от соотношения воды и воздуха в их порах. Так как теплоемкость воды, примерно, в 3,5 тысячи раз больше, чем воздуха, следовательно, сухие почвы имеют меньшую теплоемкость; то есть при одинаковом поступлении тепла они нагреваются, а при отдаче тепла, охлаждаются сильнее, чем влажные почвы.

4. Теплопроводность почвы –это способность почвы передавать тепло от слоя к слою.

λ - коэффициент теплопроводности [Дж· сек/м ·ºС].

Наиболее высокая теплопроводность у минеральной части почвы (то есть песка, глины), меньше – почвенной воды и минимальная – у почвенного воздуха.

(≈0,1 – 0,2 м²/сек)

Измеряется в [м²/сек]

Теплофизические характеристики почвы зависят от ее влажности. С увеличением влажности почвы теплоемкость постоянно растет.

Теплопроводность почвы возрастает до тех пор, пока она не станет равной теплопроводности воды [≈ 5,5∙ 10 4 Дж/сек] и после этого не изменяется

В связи с этим коэффициент температуропроводности с увеличением влажности почвы сначала резко возрастает, а затем снижается.

Кроме того, температурный режим почвы зависит от:

1. Цвета почв (темные лучше нагреваются).

2. Плотности почв (плотные имеют большую теплоемкость и теплопроводность, чем рыхлые).

3. Полив и осадки увеличивают затраты тепла на испарение и, таким образом, охлаждают почву.

3. Суточный и годовой ход температуры почвы. Закон Фурье

«Изменение температуры почвы в течении суток, называют суточным ходом температуры почвы».

Максимальная температура почвы в течении суток наблюдается, примерно, в 13 часов местного времени; минимальная – перед восходом Солнца. Но, под влиянием осадков, облачности и других факторов максимум и минимум могут смещаться.

«Изменение температуры почвы в течении года – годовой ход температуры почвы».

максимум – в июле, минимум в январе, феврале.

«Разница между максимальным и минимальным значением в суточном или годовом ходе, называется амплитудой хода температуры почвы»

Амплитуда суточного и годового хода температуры почвы зависит от:

1. Рельефа (северные склоны нагреваются меньше южных, и, поэтому, имеют меньшую амплитуду).

2. Растительность с снежный покров уменьшают амплитуду, так как снижают нагрев и охлаждение почвы под ними.

3. Чем больше теплоемкость и теплопроводность почвы, тем меньше ее амплитуда.

4. Облачность – уменьшает амплитуду температуры почвы.

5. Темные почвы имеют большую амплитуду, чем светлые, так как лучше поглощают и излучают радиацию

6. Кроме того, амплитуда суточного хода температуры почвы зависит от времени года (летом она максимальна, зимой минимальна).

Закон Фурье

Распространение тепла вглубь почвы происходит в соответствии с законами Фурье:

1).Период колебания температуры почвы с глубиной не изменяется (то есть интервал между двумя последовательными максимумом и минимумом, 24 часа, 12 месяцев)

2). Амплитуда колебания с глубиной уменьшается.

« Слой почвы, в котором температура в течение суток не изменяется, называется

слоем постоянной суточной температуры почвы».

(в наших широтах он начинается с глубины 70 – 100 см)

«Слой земной коры, в котором температура в течении года не изменяется – слой постоянной годовой температуры».(у нас он начинается с глубины 15 – 20 метров)

«Слой почвы, в котором наблюдается, как суточный, так и годовой ход температуры, называется активный слой, или

деятельный слой.

3).Максимумы и минимумы температуры на глубинах запаздывают по сравнению с поверхностью почвы.

Суточные максимумы и минимумы запаздывают, примерно, на 2,5 – 3,5 часа на каждые 10 сантиметров глубины. Годовые максимумы и минимумы, примерно,

на 20-30 суток на 1 метр глубины.

4. Зависимость температуры почвы от рельефа, снежного и растительного покрова

1. По сравнению с горизонтальными участками, южные склоны нагреваются сильнее, а северные слабее. Западные склоны немного теплее восточных (хотя они освещаются Солнцем одинаково, но на восточных часть тепла затрачивается на испарение росы, так как они освещаются в первую половину дня, а западные во вторую, когда росы уже нет).

2. Оголенная почва днем нагревается сильнее, чем покрытая растениями, которые поглощают часть солнечной радиации. Но в тоже время, растения уменьшают ночное охлаждение почвы, вызванное тепловым излучением Земли. Поэтому ночью почва под растительным покровом теплее, чем оголенная.

3. Снежный покров имеет очень низкую теплопроводность. Это снижает обмен теплом между почвой и атмосферой, и предохраняет почву от глубокого промерзания. (Чем больше высота снежного покрова, тем меньше глубина промерзания почвы. При высоте снега более 30 сантиметров, озимые не вымерзают в самые сильные морозы).

5. Замерзание и оттаивание почвы

Почва содержит различные соли, поэтому замерзает не при 0ºС, а при –0,5; -1,5ºС.

Промерзание начинается с верхних слоев, и в течение зимы продвигается вглубь почвы.

Глубина промерзания зависит от:

1. Суровости и продолжительности зимы.

2. Высоты снежного покрова

3. Наличия или отсутствия растительного покрова.

4. Влажности почвы (сухие промерзают глубже)

В Северном полушарии есть районы, где почва не оттаивает полностью даже летом. Это районы вечной (многолетней) мерзлоты. Мощность мерзлого слоя почвы от 1 – 2 метров на юге, до 500 и более метров на севере. Летом верхний слой мерзлоты оттаивает на несколько десятков сантиметров глубины, и здесь можно возделывать некоторые овощные и зерновые культуры. Но так как мерзлый грунт не пропускает влагу, то оттаявшая почва обычно избыточно влажная. Поэтому на Севере нашей области много болот (формируются гидроморфные почвы).

6. Значение температуры почвы для растений

Прорастание семян происходит только при определенной температуре.

Поглощение минеральных веществ увеличивается с увеличением температуры почвы.

Охлаждение почвы ниже оптимальной, задерживает рост подземных органов и снижает урожай.

Но слишком высокая температура (выше оптимальной) действует отрицательно (например: замедляется развитие семян).

Оптимизация температурного режима почвы.

1. Использование теплоизоляционных и укрывных материалов (полиэтилен, стеклянные рамы и т. д.)

2. Изменение альбедо почвы путем мульчирования (покрывают торфом, каменноугольной пылью, известью)

3. Увлажнение или осушение почвы (при этом изменяется расход тепла на испарение).

ТЕМА: ТЕМПЕРАТУРНЫЙ РЕЖИМ ВОЗДУХА

1. Процессы нагревания и охлаждения воздуха.

2. Изменение температуры воздуха с высотой.

3. Устойчивость атмосферы.

4. Температурные инверсии.

5. Суточный и годовой ход воздуха.

6. Характеристики температурного режима воздуха.

1.Процессы нагревания и охлаждения воздуха

Нижние слои атмосферы плохо поглощают солнечную радиацию, поэтому воздух нагревается, главным образом, за счет тепла земной поверхности.

Днем, когда радиационный баланс положительный, наибольшую температуру имеет суша, более низкая температура у воздуха, а еще холоднее вода; которая обладает очень высокой теплоемкостью.

Ночью суша охлаждается быстро и имеет наиболее низкую температуру, более теплым оказывается воздух, а самую высокую температуру имеет вода, которая охлаждается медленно.

Перенос тепла в атмосфере, а также между атмосферой и подстилающей поверхностью происходит благодаря следующим процессам:

1. Тепловая конвекция – перенос отдельных объемов воздуха по вертикали. Над более прогретыми участками, воздух становится теплее и, следовательно, легче окружающего. Поэтому он поднимается вверх. А его место занимает более холодный соседний воздух, который также нагревается и поднимается.

Над сушей тепловая конвекция возникает днем в теплое время года, а над морями ночью и в холодное время года; когда водная поверхность теплее, чем прилегающие к ней слои воздуха.

2. Турбулентность – вихревые хаотические движения, небольших объемов воздуха в общем потоке ветра. Возникает потому, что отдельные объемы воздуха имеют неодинаковую скорость движения в общем потоке ветра. Следствием турбулентности является интенсивное перемешивание воздуха.

3. Молекулярный теплообмен – обмен теплом между земной поверхностью и прилегающим слоем атмосферы, за счет молекулярной теплопроводности неподвижного воздуха. Это очень медленный процесс.

4. Радиационная теплопроводность – перенос тепла потоками длинноволновой радиации от земной поверхности в атмосферу (Е 3) или в обратном направлении (Е а).

5. Конденсация водяного пара – при этом выделяется тепло, нагревающее воздух. Особенно это характерно для тех слоев атмосферы, где образуются облака.

2. Изменение температуры воздуха с высотой

«Изменение температуры воздуха на сто метров высоты, называется вертикальным градиентом температуры (ВГТ)»

t н - t в –разность температуры воздуха на нижнем и верхнем уровнях (в градусах Цельсия).

Z в - Z н – разность высот двух уровней (в метрах).

1. Если температура на верхнем уровне меньше, температуры на нижнем уровне, то температура с высотой уменьшается и ВГТ положительный. Это нормальное состояние тропосферы. (тропосфера – это самый нижний слой атмосферы до высоты равной 10 –12 километров от земной поверхности).

2. Если температура на верхнем уровне равна температуре на нижнем уровне, то ВГТ равно 0ºС/100м, то есть температура с высотой не изменяется. Такое состояние называется изотермия.

3. Если температура на верхнем уровне больше, чем температура на нижнем уровне, то температура с высотой повышается. Такое состояние называется температурная инверсия. ВГТ при этом отрицательный.

Максимальное значение ВГТ достигается над сушей в ясные, летние дни, когда температура воздуха у поверхности почвы может на 10 и более градусов превышать температуру на высоте 2 метра; то есть в данном, двухметровом слое воздуха, в пересчете на 100 метров, составляет более 500ºС/100м .

Выше этого слоя ВГТ значительно уменьшается. Кроме того, в любом слое воздуха облачность, осадки, а также, ветер, перемешивающий массы воздуха, способствует заметному снижению ВГТ.

3. Устойчивость атмосферы

Устойчивость атмосферы - способность атмосферы вызывать перемещение объемов воздуха в вертикальном направлении.

Если большой объем воздуха поднимается вверх, он попадает в слои с меньшим атмосферным давлением. В результате данный воздух расширяется, и его давление и температура уменьшаются. При опускании воздуха происходит обратный процесс.

1. Если ВГТ окружающего воздуха будет меньше 1ºС/100м , то поднимающийся воздух на всех высотах будет холоднее окружающего и, следовательно – тяжелее. Поэтому, он вскоре начнет опускаться. Такое состояние называется устойчивое равновесие атмосферы.

2. Если ВГТ окружающего воздуха

равен 1ºС/100м, то поднимающийся

воздух будет всегда иметь такую же

температуру, как и окружающий его

воздух. Поэтому вскоре он прекратит

подъем, но и опускаться, также, не

Будет. Такое состояние атмосферы

называется безразличное. Устойчивое равновесия атмосфер.

3. Если ВГТ окружающего воздуха больше 1ºС/100м, что часто случается летом, при

сильном нагревании земной поверхности, то поднимающийся воздух на всех высотах окажется теплее окружающего и он будет постоянно подниматься, вплоть до верхних границ тропосферы; где в нем, обычно, образуются облака, главным образом, кучево-дождевые, из которых выпадают ливневые дожди, град.

Такое состояние атмосферы называется неустойчивое равновесие. Оно чаще наблюдается в жаркую, солнечную погоду.

Безразличные состояние атмосферы. Неустойчивое равновесие атмосферы

4. Температурные инверсии

Инверсия - возрастание температуры воздуха с высотой.

В зависимости от условий образования бывают:

1. Радиационные инверсии – возникают при радиационном выхолаживании земной поверхности.

Выделяют два вида радиационных инверсий:

А). Ночные -образуются в теплое время года при ясной, безветренной погоде. Усиливаются в течение ночи и достигают максимума на рассвете. После восхода Солнца, инверсия начинает разрушаться. Высота слоя инверсии – несколько десятков метров, в замкнутых горных долинах – до 200 метров.

Б). Зимние – образуются, как ночью, так и днем; но только в холодное время года, когда в антициклональную погоду происходит длительное (часто – несколько недель подряд) выхолаживание земной поверхности. Высота слоя инверсии – до 2-3 километров. Особенно сильные инверсии наблюдаются в замкнутых котловинах, где застаивается холодный воздух. Это характерно для Восточной Сибири (например: Оймякон и Верхоянский –до -71ºС – полюс холода Северного полушария).

2. Адвективные инверсии – образуются при адвекции, (то есть горизонтальном надвижении) теплого воздуха на холодную поверхность, которая и охлаждает нижние слои этого воздуха.

Если происходит движение теплого воздуха над поверхностью снега, то такие адвективные инверсии, называются снежные.

5. Суточный и годовой ход температуры воздуха

В суточном ходе температуры воздуха (на высоте 2 метра) – максимум в 14 – 15 часов, местного времени; минимум перед восходом Солнца.

Амплитуда суточного хода температуры воздуха зависит от времени года и облачности так же, как и амплитуда температуры почвы.

Кроме того, на амплитуду суточного хода температуры воздуха, влияет характер подстилающей поверхности; во-первых, сюда относят рельеф поверхности:

А). В вогнутых формах рельефа (котловины, горные долины, овраги) днем воздух застаивается и прогревается; а ночью, охлажденный воздух стекает со склонов на дно. В результате, амплитуда увеличивается, максимум и минимум выражены более резко.

Б). Выпуклые формы рельефа (холмы, возвышенности) свободно обдуваются ветром, воздух над ними не застаивается. Днем воздух прогревается меньше, чем в котловине, а ночью, охлажденный, он стекает вниз.

То максимум и минимум выражены здесь слабее, амплитуда, следовательно, меньше.

Кроме того, на амплитуду суточного хода температуры воздуха влияет снежный и растительный покров – он уменьшает амплитуду, по сравнению с оголенной почвой; потому что такая почва лучше нагревается и больше охлаждается, а от нее – и нижний слой воздуха.

В годовом ходе температуры воздуха в наших широтах максимум наблюдается в июле, минимум в январе .

Амплитуда годового хода температуры воздуха зависит, главным образом, от географической широты места (от экватора к полюсам она увеличивается), а так же от расстояния местности до моря (чем ближе к морю, тем меньше амплитуда даже на одинаковой широте).

Чем больше амплитуда годового хода температуры воздуха, тем континентальнее климат.

6. Характеристики температурного режима воздуха

1.Средние температуры:

а). Средняя суточная температура – среднее арифметическое из температур, измеренных во все сроки наблюдения в течение суток (это 8 измерений).

б). Средняя месячная температура - среднее арифметическое из средних суточных температур за весь месяц.

в). Средняя годовая температура –среднее арифметическое из средних месячных температур за весь год.

(но, средняя годовая температура не может полностью охарактеризовать климат; например: в Ирландии и Калмыкии она +10ºС, но в Ирландии средняя температура января +7ºС, а в Калмыкии -6ºС. Средняя температура июля +15ºС, а в Калмыкии +24ºС. Поэтому в географии чаще всего используют средние температуры января и июля, как самого холодного и теплого месяцев).

2. Существенно дополняют сведения о средних температурах, максимальные и минимальные температуры.

а). Есть просто максимальные и минимальные температуры.

(например: максимальная и минимальная суточная температура, декадная температура и т. д.)то есть это максимальная или минимальная температура за весь период измерения (сутки, месяц, год и т. д.

б). И существуют абсолютные максимальные и минимальные температуры –это самая низкая или высокая температура, наблюдаемая за многолетний период в данный день, месяц, или в целом за год (например: 24 июля, или в феврале, или за год в целом).

3. Суммы температур – показатель, условно характеризующий количество тепла в данной местности за определенный период.

а). Сумма активных температур - сумма средних суточных температур выше +10ºС

б). Сумма эффективных температур – сумма средних суточных температур, отсчитанных от биологического минимума данной культуры.

Биологический минимум – минимальная среднесуточная температура, при которой способны развиваться растения данной культуры. (например: у яровой пшеницы +5ºС; кукурузы, огурцов +10ºС).

Температура на поверхности почвы имеет отчетливо выраженный суточный ход. Кривая суточного хода на графике время – температура имеет вид синусоиды (рис.6.3). Минимум ее наблюдается примерно через полчаса после восхода солнца, когда радиационный баланс становится положительным и отдача тепла из верхнего слоя почвы эффективным излучением перекрывается потоком суммарной радиации. Максимум температуры почвы наступает от 13 до 14 часов, при максимуме радиационного баланса. После этого происходит падение температуры до минимума. Понижение температуры в послеполуденное время при положительном радиационном балансе связано с возросшими расходами тепла не только за счет эффективного изучения, но и путем теплопроводности и увеличившегося испарения воды. Происходит отдача тепла и вглубь почвы. Эти потери оказываются большими, чем радиационный приток, и температура после полудня начинает понижаться до утреннего минимума. Следует отметить, что утренние минимумы температуры на поверхности почвы бывают ниже, чем в воздухе, что и объясняет заморозки на почве в переходные сезоны в умеренных широтах.

Кривая суточного хода температуры в отдельные сутки может существенно отклоняться от правильной синусоиды в зависимости от изменений облачности, осадков, или адвективных изменений температуры воздуха.

Разница между минимальной и максимальной суточными температурами называется суточной амплитудой температуры.

Рис. 6.2. Средний суточный ход температуры на поверхности почвы (П) и в воздухе на вы­соте 2 м (В).

В Московской области суточные амплитуды летом составляют 10-20 0 С, зимние 5-10°С. Суточные амплитуды температуры почвы зависят от ряда факторов:

· облачности (в безоблачную погоду наблюдается большой дневной приход солнечной радиации и большое эффективное излучение ночью);

· экспозиции склонов (склоны южной экспозиции, обращенные к солнцу, получают больше радиации, чем склоны северной экспозиции, а ночное излучение не зависит от экспозиции).

· характера почвенного покрова (растительный покров, в общем, охлаждает почву, препятствуя ее радиационному нагреву, и снижает суточные амплитуды). Снежный покров предохраняет почву зимой от чрезмерной потери тепла, суточная амплитуда почвы под снегом также уменьшается. В умеренных широтах при высоте снежного покрова в 40-50 см температура поверхности почвы под ним на 6-7° выше, чем температура обнаженной почвы. Совместное действие растительного покрова летом и снежного покрова зимой уменьшает годовую амплитуду температуры на поверхности почвы примерно на 10° по сравнению с амплитудой температуры обнаженной почвы.

Годовая амплитуда температуры почвы, т.е. разность многолетних средних температур самого теплого и самого холодного месяца , в значительной степени зависит от географической широты. В северном полушарии на широте 10° она составляет около 3°С, на широте 30° - около 10°С, на широте 50° - в среднем около 25°С.

Суточные и годовые колебания температуры наблюдаются и по профилю почвы (рис. 6.4, 6.5). Наблюдениями установлено, что период колебаний температуры не изменяется с глубиной, происходит лишь уменьшение амплитуды.

Рис. 6.4. Годовой ход температуры в почве на разных глубинах от 3 до 753 см .

Экспериментальные данные свидетельствуют, что изменения температуры с глубиной в почвах достаточно близко описываются законами теории молекулярной теплопроводности, предложенной Фурье и получившими название законов Фурье.

Рис. 6.5. Суточный ход температуры в почве на разных глубинах от 1 до 80 см.

Первый закон Фурье - период колебаний температуры не изменяется с глубиной. Это значит, что на любой глубине (до слоя постоянных температур) в почвах сохраняется суточный и годовой ход температуры.

Второй закон Фурье - возрастание глубины в арифметической прогрессии приводит к уменьшению амплитуды в прогрессии геометрической.

Убывание амплитуды с глубиной приводит к тому, что на некоторой глубине (меньшей для суточных и большей для годовых амплитуд) колебания температуры практически прекращаются. Это слой суточной или годовой постоянной температуры. В зависимости от конкретных условий (типа почвы, ее влажности) слой постоянной суточной температуры располагается на глубине 70-100 см. Слой постоянной годовой температуры располагается на глубинах около 30 м в полярных широтах, 15-20 м - в средних широтах и около 10 м - в тропиках.

Третий закон Фурье гласит, что сроки наступления максимальных и минимальных температур, как в суточном, так и в годовом ходе запаздывают с глубиной пропорционально увеличению глубины.

Суточные экстремумы запаздывают на 2.5-3.5 часа, а годовые - на 20-30 дней. В соответствии с этим законом распределение температуры в почве по вертикали в разные сезоны меняется. Летом температура от поверхности почвы в глубину падает (режим инсоляции), зимой растет (режим излучения), весной она сначала растет, потом падает (промежуточный весенний), осенью, наоборот, сначала убывает, потом растет (промежуточный осенний).

Согласно четвертому закону Фурье глубины слоев постоянной суточной (1 день) и годовой (365 дней) температур соотносятся между собой как корни квадратные из периодов колебаний, т.е. как 1:19.

В водоемах нагревание и охлаждение распространяется на более толстый слой, чем в почвах, но амплитуды колебаний температуры (и суточные, и годовые) значительно меньше. Суточные амплитуды температуры составляют 0,1° - 0,2° в умеренных широтах и около 0,5° в тропиках. Годовые амплитуды колебаний температуры на поверхности океана значительно больше суточных, но меньше, чем на поверхности почв. В тропиках она составляет 2-3 0 , под 40° с.ш. - 10°, а под 40° ю.ш. - 5°. Суточные колебания температуры обнаруживаются до глубин 15-20 м, годовые - до 150-400 м.

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.