Тепловой баланс

Взаимосвязанные процессы поступления радиационной энергии в виде прямой, рассеянной и отраженной радиаций, епоследующее превращение в тепловую на деятельной поверхности, расходующуюся на нагревание почвы (и растений), приземного слоя воздуха и эвапотранспирацию — вот основные процессы радиационного и теплового балансов на земной поверхности.

4. Tепловой и температурный режимы почв

Тепловой режим — это процессы поступления, перераспределения и расхода тепла в почве и на ее границах. Температурный режим — динамика температуры на поверхности и в различных слоях почвы. Как и в случае водного режима, необходимо подчеркнуть два важных момента.

Интересуются причинами изменения температуры почвы. А это прежде всего тепловой баланс деятельной поверхности почвы.

Температурный режим — это динамика температуры не только в самой почве, но и на ее верхней границе, характеризующая поступление тепла на поверхность. В свою очередь температура на верхней границе отличается двумя свойствами:

— высокой динамичностью;

— сильной зависимостью от состояния поверхности.

О высокой динамичности. В суточном режиме, особенно в теплое время года, ясно выделяются суточные циклы. И динамика на поверхности и в глубинных слоях имеет специфические особенности — отставание тепловой волны по глубине и изменение ее амплитуды. Суточные изменения температуры носят почти синусоидальный характер как на поверхности, так и в глубинных слоях. Смещаются (отстают во времени) с глубиной лишь экстремумы (максимум и минимум) и уменьшаются амплитуды суточных колебаний. Это проис ходит по вполне понятным причинам, связанным с температуропро водностью почвенных слоев и расходом тепла на нагревание. Такой почти синусоидальный ход температуры в различных слоях почв позволяет в ряде случаев применить аналитические математические модели для описания температурного режима почвы. Однако в силу отличий вида изменений температуры поверхности почвы от строго синусоидального и других допущений аналитические модели чаще применяются для расчета температурного режима для тепличных грунтов в контролируемых условиях.

О втором свойстве температурного режима — его зависимости от состояния поверхности. Мы уже говорили об этом, когда анализировалось влияние величины альбедо на тепловой режим поверхности. Подчеркнем, что состояние поверхности — это не только ее цвет, покрытие теплопроводящими материалами, но и ее геометрия. Известно, что гребневидная поверхность почвы прогревается быстрее, что вполне объяснимо: излученная и отраженная от поверхности почвы радиационная энергия в виде ее длинно- и коротковолновой частей не расходуется на нагрев воздуха, а вновь поступает в почву, отражается на рядом расположенный почвенный гребень.

К

3.

онцепция иерархии структурных уровней организации почвы. Современные представления о структуре почвы.

1. Микроагрегатный состав почв

О тдельные гранулометрические частицы могут взаимодействовать друг с другом, «склеиваясь» и образуя сначала микроагрегаты, а затем и макроагрегаты, педы, почвенные комки и фрагменты. Это хорошо видно на приведенной в начале предыдущей части схеме агрегатного строения почв (см. рис. II.1). Микроагрегаты на этой схеме — это почвенные отдельности, состоящие из элементарных почвенных частиц. Отметим очень важный момент в организации микроагрегатов: основную связующую роль между пылеватыми и песчаными элементарными почвенными частицами (скелетом) играют илистые частицы. Так формируется из элементарных почвенных частиц первичная структурная единица почвы — микроагрегат.

Соединяясь друг с другом, микроагрегаты образуют уже макроагрегаты, или просто агрегаты. Граница между микро- и макроагрегатами, по предложению К.К.Гедройца, находится на уровне 0.25 мм. Особенно важна устойчивость, стабильность почвенных микро- и макроагрегатов, способность их противостоять внешним воздействиям. Именно от этой способности агрегатов зависит и противоэрозионная устойчивость почв, и способность выдерживать внешние механические нагрузки, и многие другие почвенные функции.

Агрегаты (микроагрегаты <0.25мм и макроагрегаты >0.25 мм) — это группа элементарных почвенных частиц, или микроагрегатов, которые соединяются друг с другом прочнее, чем с другими соседними почвенными частицами.

Почвенный пед — термин во многом аналогичный агрегату. Однако термин «почвенный агрегат» чаще всего применяют для зернистой, комковатой структуры гумусово-аккумулятивного и пахотного горизонтов, а «пед» — для разнообразных структурированных природных почвенных образований в различных горизонтах почвы.

Почвенный комок, фрагмент — термин аналогичный почвенному агрегату, но применяемый, как правило, к агрегатам размером >10 мм.

Стабильность (устойчивость) агрегатов — способ­ность сохранять пространственное распределение твердой фазы почвы и порового пространства при действии внешних сил. Это свойство, указывающее, насколько соединяющие внутриагрегатныесилы способны противостоять внешним разрушающим силам.