9.2. Радиационный и тепловой баланс почвы
Солнечная энергия, притекающая к поверхности почвы, частично поглощается ею, а часть ее отражается в атмосферу. Приход-расход солнечной радиации, поглощаемой и излучаемой поверхностью почвы, называется ее радиационным балансом (Тб). Приходную часть радиационного баланса составляют прямая и рассеянная коротковолновая солнечная радиация (Qр), а также длинноволновое противоизлучение атмосферы (Qд). Расходная часть баланса – отраженная поверхностью коротковолновая радиация (Qотр) и длинноволновое температурное излучение подстилающей поверхности (Qизл). Уравнение радиационного баланса имеет следующий вид:
Т б = Q р + Q д – Q отр – Q изл .
Радиационный баланс может быть положительным и отрицательным. Этим определяется нагревание или охлаждение поверхности почвы (рис. 9.1). Для радиационного баланса характерны суточная и годичная периодичность.
Рис.9.1. Зависимость температуры почвы от времени суток
В околополуденные часы он имеет максимальные значения, а ночью – минимальные – (отрицательные); в годичном цикле максимальные показатели – летом и минимальные – зимой. Солнечная реакция, достигая поверхности почвы, превращается в тепловую. Поэтому радиационный баланс имеет важное значение в формировании теплового баланса почвы, т.е. прихода и расхода тепла на ее поверхности.
Тепловой баланс складывается из следующих статей:
показателя радиационного баланса (Тб);
затрат тепла на транспирацию влаги и ее физическое испарение (Тт), которые зависят от содержания влаги в почве и могут достигать 70–80% радиационного баланса;
расхода тепла на теплообмен между поверхностью почвы и более глубокими слоями (Тп); тепловой поток может быть направлен от поверхности вглубь почвы (летом, днем) или из глубины к поверхности (зимой, ночью);
количества тепла, расходуемого на нагревание воздуха (Тк).
Согласно закону сохранения энергии, в каждый данный момент времени приход тепла на поверхность почвы равен его расходу, поэтому тепловой баланс выражается следующим уравнением:
Т б + Т т + Т п + Т к = 0.
На тепловой баланс могут также влиять временные статьи: выпадение дождей с температурой выше или ниже температуры поверхности почвы, таяние снега и др. Он может зависеть от географического положения, рельефа, времени года и суток, свойств почвы, растительности, метеорологических условий и пр.
В опросы для самоподготовки
Дайте определение теплового режима почвы?
Что такое тепловые свойства почвы?
Виды радиационного и теплового баланса? от чего они зависит?
Глава 10. Почвенный раствор и окислительно-восстановительные процессы в почве
Дождевая вода, поступающая в почву, содержит некоторое количество растворенных веществ: газы атмосферного воздуха (О2, СО2, N2, NH3 и др.), а также соединения, находящиеся в воздухе в виде пыли. В почве они активно взаимодействуют с твердой фазой, переводя в раствор отдельные ее компоненты. Следовательно, вода в почве представляет собой почвенный раствор.
Почвенный раствор имеет огромное значение в генезисе почв и их плодородии. Он участвует в процессах преобразования (разрушение и синтез) минеральных и органических соединений; в составе раствора по профилю почв перемещаются разнообразные продукты почвообразования. Исключительно велика роль почвенного раствора в питании растений. Поэтому важно знать его состав, свойства (реакция, буферность, осмотическое давление) и динамику.