2.8. Теплові і повітряні властивості

До теплових властивостей ґрунтів відносяться теплопоглинальна здатність, теплоємність, і теплопровідність.

Теплопоглинальна здатність – здатність ґрунтів поглинати та утримувати енергію сонця.

Характеризується величиною альбедо – кількістю сонячної радіації, відбитою поверхнею ґрунту і вираженою в% від сумарної сонячної радіації. Альбедо коливається від 8 до 30%. Залежить від кольору ґрунтів, їх структурного стану, вологості, характеру поверхні. Темні ґрунти поглинають більше енергії, ніж світлі, вологі більше, ніж сухі.

Теплоємність – здатність ґрунту поглинати тепло; кількість тепла в калоріях, необхідна для нагрівання 1г або 1 см куб ґрунту на 1°С.

Теплоємність залежить від мінералогічного і гранулометричного складу ґрунту, вмісту в ньому органічної речовини, вологості. Вологий ґрунт має більшу теплоємність, ніж сухий, а глинистий більшу, ніж піщаний.

Теплопровідність – здатність ґрунту проводити тепло.

Теплопровідність залежить від гранулометричного, хімічного складу, гумусованості, щільності, пористості, ступеня зволоження ґрунту. Мінеральна частина ґрунту ліпше проводить його, ніж органічна, вода – ліпше, ніж повітря.

Тепловий режим – сукупність і визначена послідовність явиш теплообміну в системі приземний шар повітря-рослини-ґрунт-підстилаюча порода, а також сукупність процесів теплопереносу, теплоакумуляції та теплорозсіювання у ґрунті.

Температура ґрунту – дуже динамічна величина. Рівновага між температурою атмосфери і 0-5 см шару ґрунту встановлюється протягом декількох хвилин. Тепловий і водний режими тісно взаємопов'язані. Переходи води з однієї фази в іншу залежать від теплового режиму. Добова динаміка температури різко виражена у перших півметра. Вдень тепловий потік напрямлений зверху вниз; вночі – знизу наверх. Максимум температури спостерігається на поверхні вдень, біля 13 год., мінімум – перед сходом сонця. З глибиною амплітуда коливань температури знижується і добова динаміка на глибині 50 см практично повністю затухає. На добовий режим ґрунтів суттєво впливають клімат і погодні умови місцевості, вологість ґрунтів, їх гранулометричний склад, стан поверхні, кількість органічної речовини, забарвлення, рельєф, наявність снігового покриву тощо. Наприклад, рослинний покрив, важкий гранулометричний склад зменшують добові амплітуди коливань температури.

Річний режим температури ґрунтів має велику амплітуду коливань і виражений на більшу глибину, ніж добовий. Зона активної дії сезонної динаміки обмежена 3-4 метровою товщею.

Суттєві зміни в характері теплового режиму ґрунтів вносить їх обробіток, а також агромеліоративні заходи (снігозатримання, гребнювання, дренаж, зрошення). Тепловий режим має значний вплив на грунтоутворення (визначає інтенсивність процесів у грунтах, життєдіяльність мікроорганізмів, продуктивність рослин).

Повітряні властивості ґрунтів – це сукупність властивостей ґрунтів, які визначають стан і поведінку ґрунтового повітря у профілі.

Найбільш важливими є: повітроємність, повітровміст, повітропроникність.

Загальною повітроємністю ґрунтів називають максимально можливу кількість повітря, яка вміщується в повітряно-сухому ґрунті непорушеної будови при нормальних умовах.

Загальну повітроємність (Рз.п.) виражають у процентах до всього об'єму й визначають за формулою:

Рз.п. = Рзаг. – Рг,де

Рзаг. – загальна пористість ґрунту;

Рг – об'єм гігроскопічної вологи,%.

Повітроємність ґрунтів залежить від їх гранулометричного складу, складення, ступеня оструктуреності. Необхідно розрізняти капілярну й некапілярну повітроємність. Ґрунтове повітря, яке міститься в капілярних порах малого діаметра, характеризує капілярну повітроємність ґрунтів. Велика кількість у ґрунті цього повітря свідчить про низьке переміщення газів у межах ґрунтового профілю. Це характерно для важкоглинистих, безструктурних, щільних ґрунтів, що набухають, викликаючи в них оглеєння. Суттєве значення для забезпечення нормальної аерації ґрунтів має некапілярна повітроємність, або пористість аерації, тобто повітроємність міжагрегатних пор. Вона містить великі пори, ходи коренів і черв'яків у ґрунтовій товщі. Некапілярна повітроємність (Ра – пористість аерації) визначає кількість повітря, яка існує в ґрунтах при їх капілярному насиченні вологою. Вона розраховується:

Ра = Рзаг – Рк,

де Рк – об'єм капілярної пористості,%. У добре оструктурених ґрунтах некапілярна повітроємність досягає найбільших значень – 25-30%.

Повітровміст – кількість повітря, яке міститься в ґрунті при визначеному рівні зволоження.

Його визначають за формулою:

Рв = Рзаг – Woб.,

де Wo6. – об'ємна вологість ґрунтів,%. Оскільки повітря і вода в ґрунтах є антагоністами, тому існує чітка від'ємна кореляція між волого – і повітровмістом.

Повітропроникність – здатність ґрунту пропускати через себе повітря.

Вона визначає швидкість газообміну між ґрунтом і атмосферою. Залежить від гранулометричного складу ґрунту та його оструктуреності, від об'єму й будови порового простору. Переважно визначається некапілярною пористістю. Необхідно також звернути увагу на залежність некапілярної пористості від стану поверхні ґрунту, його розпущеності, наявності кірки.