Температура почвы.
Температура поверхности почвы - это температура ее верхнего слоя
(толщиной несколько миллиметров), свободного от растительного покрова,
хорошо взрыхленного и не затеняемого от солнца, а в зимнее время при
наличии снежного покрова -температура поверхности снега. Измеряется
термометром, лежащим открыто на поверхности почвы и снежного покрова,
при этом резервуар термометра погружен в почву (снежный покров).
Измерения температуры поверхности почвы представляют большие
методические трудности из-за невозможности затенить термометр от
действия радиации и вследствие различия радиационных свойств резервуара
и почвы (снега).
Температура почвы на глубине узла кущения озимых культур измеряется в
срок наблюдения, а также между сроками наблюдений измеряется минимальная
и максимальная температура в слое почвы на глубине 2,5-3,5 см от
поверхности земли (°С) специальными максиально-минимальными термометрами.
Температура почвы и грунта на глубинах (почвенных горизонтах) - это
температура, определяемая показаниями термометров и других датчиков,
установленных на определенных глубинах. На метеорологических станциях
температура почвы на глубинах 5, 10, 15, 20 см на обрабатываемых
участках без растительного покрова определяется в теплое время года
термометрами ТМ-5 Савинова; на глубинах 20, 40, 80, 120, 160, 240 и 320
см - станционными вытяжными почвенно-глубинными термометрами под
естественным покровом.
Температура почвы оказывает существенное влияние на формирование
термического режима атмосферы. Данные о температуре почвы необходимы для решения многих прикладных задач: они используются в сельском хозяйстве, в строительстве, при эксплуатации дорог и подземных коммуникаций и. т. д.
12
Тепловой режим почвы определяется притоком тепла и зависит от
минералогического состава почвы, пористости и влажности, которые
определяют ее теплоемкость теплопроводность, а также зависит от
микрорельефа, экспозиции склонов, растительности и т. д.
Основным источником тепла, поступающего в почву, является лучистая
энергия солнца, которая усваивается поверхностным слоем. Это тепло
передается в нижележащие слои, а также расходуется на нагревание воздуха
и испарение воды.
Тот слой почвы, в котором обнаруживаются суточные и годовые колебания
температуры в зависимости от притока солнечной радиации, носит название
активного или деятельного слоя.
Закономерности распространения тепла в почве.
Суточные и годовые колебания температуры поверхности почвы вследствие
теплопроводности передаются в более глубокие ее слои. Распространение
температурных колебаний вглубь 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 и 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 увеличением глубины
амплитуда быстро уменьшается.
Слой почвы, температура в котором в течение суток не изменяется,
называют слоем суточной температуры. 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. 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.
13
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 теплопроводности почвы с глубиной и другими причинами.
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.
Термоизоплеты.
Материалы многолетних наблюдений за температурой почвы на различных
глубинах могут быть представлены графически.
На 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 проникновения критических температур,
повреждающих корневую систему плодовых деревьев.
Эти графики используют также в коммунальном хозяйстве, в промышленном и дорожном строительстве, при мелиорации.
14