8. Тепловой режим и тепловые свойства почв

Тепловой режим и баланс. Тепловой режим в значительной мере определяет интенсивность механических, геохимических и биохимических процессов, протекающих в почве. Под тепловым (температурным) режимом почвы понимают совокупность всех явлений поступления, передвижения и отдачи тепла в системе приземный слой воздуха – почва – почвообразующая порода. Основным показателем теплового режима, играющего большую роль в почвообразовании, является температура, которая определяет скорость химических реакций, растворимость газов, пептизацию и коагуляцию коллоидов, реакции сорбции и десорбции, микробиологическую активность, скорость выветривания горных пород и пр.

Разность между солнечной радиацией, поглощенной поверхностью, и эффективным излучением называется радиационным (тепловым) балансом. Тепловой баланс можно представить в виде

R = Q₁ + Q₂ + Q₃,

где R – поступающее количество энергии; Q₁ – энергия, расходуемая на нагревание (теплообмен) почвы; Q₂ и Q₃ – отдача теплоты в атмосферу (Q₂) и на испарение и конденсацию воды (Q₃).

В среднем годовом цикле тепловой баланс равен нулю, так как нарастающего разогревания почвы и ее охлаждения не происходит.

Каждый тип почвы имеет определенный годовой ход температурных кривых на различной глубине почвы (с глубиной температура почвы уменьшается), поэтому принято среднюю температуру замерять на глубине 20 см (табл.11) .

Таблица 11

Колебания температуры почвы в европейской части России на глубине 20 см (по а.М. Шульгину)

Почвы	Средняя температура за теплый период, С	Температура за самый теплый месяц, С	Средняя температура за холодный период, С	Температура за самый холодный месяц, С	Годовая амплитуда температуры, С
Подзолистые	6-10	15-18,5	–2-0,0	–3-0,6	17-20
Черноземные	11-15	18-22	–5-1,0	–7-1	20-27
Каштановые	14-16	23-26	–2-+0,5	–3,5-1,5	25-26
Бурые лесные	18-20	25,5-27	+5,5-+7,0	+4-+5	21-22

В связи с различной интенсивностью поступления лучистой энергии к поверхности почвы различают годовой и суточный ход ее температуры с минимумами и максимумами в различные месяцы и время суток.

Суточный ход температуры характеризуется одним максимумом (около 13 ч) и одним минимумом (перед восходом солнца). амплитуда колебаний температуры в течение суток наибольшая в поверхностном слое почвы. В глубоких горизонтах колебания температуры уменьшаются, и в слое 40-50 см ход температуры в течение суток приближается к прямой (рис.8).

Влияние природных факторов на тепловой режим. Тепловой режим почв обусловлен их географическим положением, с которым связано поступление лучистой энергии к поверхности почвы, и проявлением основных тепловых свойств, непосредственно влияющих на развитие растений, особенно корневой системы. Рельеф, в частности экспозиция склонов и их крутизна, определяют степень прогрева почв. Растительность и снеговой покров уменьшают колебания температур в верхнем слое почвы, препятствуя глубокому ее промерзанию и потере тепла. Благодаря задержанию растительностью солнечной радиации и под влиянием транспирации температура почвы летом может быть ниже, чем температура воздуха. Зимой температура почвы под лесом несколько выше, а глубина промерзания меньше, чем на полях. Механический состав и соответствующее ему увлажнение за счет различных форм физически связанной влаги способствуют быстрому замерзанию песков и медленному нагреванию глинистых почв весной. Темноцветные почвы, содержащие много гумуса, нагреваются лучше светлоокрашенных.