Материал: GOSY-1_vmeste

II.Тепловой режим почвы – совокуп-ть и определенная последовательность явлений теплообмена в системе: приземный слой воздуха-растения-почва-подстилающая порода, совокуп-ть пр. теплопереноса, теплоаккумуляции и теплорассеивания в самой почве. Систематически исследован во многих типах почв лишь температурный режим - изменение t почв во времени.

Температура почвы - наиболее динамичная величина, быстрее, чем др. параметры почвы, приходит в равновесие с ОС. Равновесие между t атмосферы и пов-ного (0-5 см) слоя почвы устанавливается оч быстро (в течение минут), более глубоких гор-тов - с некоторым запаздыванием, которое тем больше, чем глубже почвенный слой.

Тепловой и водный режимы почв тесно взаимосвязаны и взаимообусловлены, т.к. поведение воды в почве, фазовые переходы, направление и v перемещения зависят от t почвы; тепловой режим почвы обусловлен степенью ее увлажнения.

Суточная динамика t наиболее резко выражена в первом полуметре. Днем тепловой поток направлен сверху вниз; ночью, вследствие активного излучения тепла пов-тью почв, снизу вверх. Мах t отмечаются на пов-ти днем, min - ночью. С глубиной амплитуда колебания t снижается, и суточная динамика на глубине ~ 50 см практически полностью затухает. Т.к. пр. теплопереноса не мгновенный, наблюдается запаздывание нагревания нижележащих слоев.

На суточный режим почв оказывают влияние погодные усл-я местности, влажность почв, их гран состав, состояние пов-ти, кол-во орг в-ва и окраска. Затемненные растит-тью почвы имеют менее выраженный суточный цикл t, чем открытые участки.

Годовой режим температур почв имеет большую амплитуду колебаний и выражен на большую глубину, чем суточный. Зона активной выраженности сезонной динамики ограничена 3-4 м толщей. На глубине 6 м годовая температура колеблется < чем на 1°С.

Установление max t почв несколько отстает от max t воздуха вследствие инерционности теплопереноса в почвенной толще. Мах температур на глубине 3 м устанавливается на неск. месяцев позже, чем на пов-ти.

Каждый почвенный тип в соответствии с зональностью (горизонт-й и вертик-й) поступления солнечной радиации, с турбулентностью атмосферы и распространением растит-х ассоциаций характеризуется определенными температурными параметрами.

Систематика тепловых режимов почв (основы разработаны Димо):

Мерзлотные почвы: территории с многолетней мерзлотой. Ср.год. t почв отрицательная, преобладает процесс охлаждения. t самого теплого месяца на глубине 0,2 м не > 20°С. Сезонное замерзание и оттаивание прослеживается до верхней границы многолетнемерзлого грунта. Этот тип выражен в ряде провинций Евроазиатской полярной и Восточно-Сибирской мерзлотно-таежных обл-тей.

Длительно-сезонно-промерзающие почвы: преобладает положительная ср.год. t профиля, длительность промерзания на менее 5 мес. t самого теплого месяца на глубине 0,2 м от 10 до 25°С. Глубина промерзания более 1 м, но сезонное промерзание не смыкается с мно-голетнемерзлыми породами, если они присутствуют.

Сезонно-промерзающие почвы: имеют положительную ср.год. t. Длительность промерзания не более 2 мес. Подстилающие породы не мерзлые. t самого теплого месяца на глубине 0,2 м 20-30°С.

Непромерзающие почвы: имеют положительные ср.год. t по профилю, включая t самого холодного месяца. Промерзания нет. Наблюдается в местностях теплой европейской фации умеренного пояса и в обл-х субтропических и тропических поясов.

Непромерзающие охлаждающиеся почвы: имеют положительные t самого холодного месяца на глубине 0,2 м, но не > 5°С; t самого теплого месяца на этой глубине до 35°С.

Непромерзающие теплые почвы имеют на глубине 0,2 м в самый холодный месяц 5- 20°С.

Непромерзающие жаркие почвы имеют t на глубине 0,2 м в течение всего года >20°С.

В пределах подклассов (типов) выделяются подтипы (категории) теплового режима почв на основании ср.год. t на глубине 0,2 м, интервалов t на этой глубине, глубины проникновения t > 10° для лета и <0° для зимы, суммы активных t.

Хар-ка подтипов теплового режима почв

Существенное изменение в хар-р теплового режима почв вносит их распашка. Температурный режим становится более контрастным. По данным Коковиной, на пахотном типичном мощном черноземе без растит-го покрова или под пропашными культурами суточная амплитуда t пов-ти достигает 35-57°, на целине не более 18-23°С. В холодное полугодие распаханные черноземы охлаждаются быстрее и глубже, чем целинные, а сам период с отрицательной t в почве на 20-30 дн длиннее. Мах t почвы на глубине 10 см в степи составляет 18-20, на пашне 20-30°С. Пов-ть почвы в степи прогревается не более чем до 35°С, на пашне до 40-50°С. Существенным образом различаются по температурному режиму пахотные почвы под разными с/х культурами.

Снегозадержание способствует снижению теплоотдачи почв, предохраняет посевы от вымерзания. Мероприятия, изменяющие альбедо почв: мульчирование, гребневание, кулисные посевы. Мульчирование светлыми в-вами предохраняет почву от перегрева. Применение темных мульчирующих в-в способствует более интенсивному нагреванию холодных почв. Также улучшает тепловой режим северных почв снятие торфяных слоев, препятствующих их глубокому прогреванию.

Все агромелиоративные мероприятия, направленные на изменение водного режима почв, так или иначе изменяют их температурный режим. Дренаж благоприятствует более интенсивному нагреванию почв. Особенно важен быстрый сброс дренажных вод в северных районах весной, т.к. это способствует более раннему прогреванию почв. Орошение южных территорий предохраняет почву от перегрева. Угрозу вымерзания посевов от внезапных заморозков можно смягчить применением дымовых завес, снижающих теплоотдачу с пов-ти. В некоторых районах практикуют прогревание почв весной, пропуская по трубам горячую воду. Особенно эффективенов районах с гидротермальными источниками.

III.Воздушный режим почвы – совокуп-ть всех явлений поступления воздуха в почву, его передвижения в почве и расхода, явлений обмена газами между почвенным воздухоле, твердой и жидкой фазами, потребления и выделения отдельных газов живым населением почвы. Все эти явления находят отражение в изменении сод-я и состава почв.воздуха во времени.

При изучении воздушного режима почвы обращают внимание на сод-е 2-х газов: СО2 и О2. При нормальном газообмене сумма этих газов близка к сумме их в атмосфере (21 %), но соотношение между ними существенно меняется во времени, причем различно в разных почвах.

Во всех почвах состав почв. воздуха подвержен постепенным изменениям в течение года, причем на глубине 4–5 м еще отмечаются колебания в составе воздуха, хотя и более слабые, чем в пределах верхней толщи. В торфяных, дерново-подзолистых почвах, в черноземах и почвах полупустынного комплекса max сод-е углек-ты в теплый период года, когда СО2 обр-ся в рез-те интенсивной деят-ти микроорг-ов, дыхания корней и др. биологич-х пр. Высокие конц-и углек-ты в почв.воздухе наблюдаются при ее замедленном образ-и, но в усл-х затрудненного газообмена (в период обильного выпадения осадков и насыщения верхних слоев почвы до полной влагоемкости, при образи ледяной корки зимой или ранней весной).

В дерново-подзолистых суглинистых почвах, не подверженных избыт. увлажнению, конц-я СО2 (в %) в слое 0-50 см 0,2- 3,0, в слое 100-200 см - 1,2-3,4, в более глубоких слоях - 1,5-4-5.

Большое влияние на абсолютное сод-е СО2 оказывает хар-р растит-ти. По данным Макарова, max под пологом смешанного леса, более низким в почве под люцерной, еще ниже в почве, засеянной зерновыми, min в почве чистого пара (в почве под люцерной на глубине 15 см в ср. сод-сь 1% СО2, на глубине 30 см - 1,5%, под паром - 0,2-0,3%).

Согласно Афанасьевой, самые низкие конц-и СО2 в почв.воздухе целинного чернозема наблюдаются весной после снеготаяния: 0,4-0,5% от объема во всем почвенном профиле (0-300 см). По мере развития биоты сод-е СО2 к лету возрастает. Наибольшее кол-во углек-ты продуцируется в пов-ном слое, но значительная ее часть уходит в атмосферу в процессе «дыхания» почвы. Поэтому до глубины 50 см сод-е СО2 в почв.воздухе не превышает 0,5% даже летом, несколько повышаясь только после дождей. Отток почв. воздуха с глубины 80-150 см замедлен, поэтому в этих слоях летом конц-я углек-ты возрастает до 1,3% от объема. Осенью и зимой она вновь снижается.

По данным Николаева, сод-е СО2 в воздухе типичного чернозема более высокое: в период вегетации в слое 0-50 см - 0,3-1,3%, в слое 100-200 см - 0,7-2,0%. Сод-е О2 в черноземах слабо изменяется в течение года, колеблясь в пределах 18-20,5%.

Основные закономерности изменения состава почв.воздуха в целинном черноземе повторяются в распаханных черноземах различных подтипов. По данным Зборищук, в осенне-зимне-ранневесеннее время конц-я углек-ты в почв.воздухе южного чернозема невысока: 0,1-0,2% в верхнем гор-те, 0,3-0,6% на глубине 100 см. Конц-я О2 ближе к 21%. В июне конц-я СО2 резко возрастает во всем профиле, от 0,8-1% в верхнем гор-те до 1,2-1,8% на глубине 40-100 см. К концу лета сод-е углек-ты в почв.воздухе снова снижается.

Орошение южных черноземов заметно влияет на их воздушный режим. Поливы нормой 250-350 м³/га кратковременно увеличивают сод-е СО2 до 1-1,2%, что не вызывает нарушения дыхания растений. В межполивной период орошение заметно изменяет состав почв.воздуха только в том случае, когда оно приводит к подъему уровня почвенно-грунтовых вод до глубины 1,5-3 м. При этом даже в межполивной период сод-е О2 понижено, сод-е СО2 повышено по сравнению с сод-ем этих же компонентов в неорошаемых почвах. На глубине 30-50 см в начале лета сод-е углек-ты достигает 2% и >.

При увеличении поливной нормы до 500 м³/га через 3-4 ч после полива в пахотном гор-те -е СО2 возрастает с 0,4-0,6 до 1,6-1,8%, и эта конц-я держится в течение 3-4 дн. При поливе напуском содержание СО2 через 3 дн после полива достигает 3%, О2 снижается до 10%, в почв.воздухе появляется Н2S. Воздушный режим такого рода резко снижает продуктивность растений.

Болотные торфяные почвы выделяются среди остальных наиболее высокой насыщенностью почв. воздуха углек-той. На глубине до 0,5 м, конц-я углек-ты во влажные годы достигает 10-12% при таком же или даже более низком сод-и О2 (Николаев). Мах накопления СО2 - летом, min - зимой.

Почвы влажных субтропиков - красноземы. По материалам Овчаренко, под лесом и на чайной плантации накопление СО2 в почвенном профиле происходит от зимы к весне-лету-осени, затем снова уменьшается. Мах СО2 и min О2 приурочено к осени. Наибольшее кол-во углек-ты накапливается на глубине 50-75 см (~2%). В период особенно обильного увлажнения красноземов газообмен нарушается, при этом на указанной глубине сод-е СО2 повышается до 4,6%; О2 колеблется в пределах 18-20, иногда опускаясь до 16-17%.

Воздушный режим почвы тесно связан с ее водным режимом и потому регулируется одними и теми же мелиоративными или агротехническими приемами. В практике земледелия приходится обращать внимание и на самостоятельные приемы регулирования воздушного режима почв (при периодическом проветривании сезонно затапливаемых рисовых полей). Во всех случаях регулирования почвенных режимов необходимо помнить об антагонизме воды и воздуха в почве. Избыточное увлажнение почв всегда ведет к снижению их аэрации, в то время как засушливые, недостаточно увлажняемые почвы избыточно аэрированы.

IV.Окислительно-восстановительный режим почв – совокуп-ть окислительных и восстановительных пр., вызывающих изменение во времени ОВпотенциала в профиле почвы.