Тема 4. Температурный режим почв

Поймите процессы нагревания и охлаждения почвы, теплофизические характеристики почвы, методы измерения температуры почвы, суточный и годовой ход температуры почвы, закономерности распространения тепла вглубь почвы.

Поверхность почвы непрерывно получает и теряет тепло. Во-первых, это происходит радиационным путем. Верхние слои почвы нагреваются за счет поступления суммарной солнечной радиации и встречного излучения атмосферы, и теряют тепло при излучение земной поверхностью. Во-вторых, к земной поверхности тепло поступает из атмосферы, путем турбулентной теплопроводности. Тем же способом тепло уходит в атмосферу, охлаждая земную поверхность. В нижележащие слои почвы тепло распространяется по вертикали путем молекулярной теплопроводности.

Изменение температуры почвы в течение суток называется суточным ходом. Минимум температуры поверхности почвы при ясной погоде наблюдается перед восходом Солнца, когда радиационный баланс еще отрицателен, а обмен теплом между воздухом и почвой незначителен. С восходом Солнца, по мере изменения знака и величины радиационного баланса, температура поверхности почвы возрастает, особенно при ясной погоде. Максимум температуры наблюдается около 13 ч, затем температура начинает понижаться, что продолжается до утреннего минимума. В отдельные дни указанный суточный ход температуры почвы нарушается под влиянием облачности, осадков и других факторов.

Изменение температуры почвы в течение года называется годовым ходом. Годовой ход температуры поверхности почвы определяется в основном различным приходом солнечной радиации в течение года. Максимальные средние месячные температуры поверхности почвы в умеренных широтах северного полушария наблюдаются обычно в июле, когда приток тепла к почве наибольший, а минимальные - в январе-феврале. Разность между максимумом и минимумом в суточном или годовом ходе называется амплитудой хода температуры.

Слой почвы, в котором наблюдается суточный и годовой ход температуры, называется активным слоем.

Слой почвы, температура в котором в течение суток не изменяется, называется слоем постоянной суточной температуры.

На температуру поверхности почвы влияют:

1) рельеф местности (например, по сравнению с равниной южные склоны нагреваются сильнее, северные слабее, а западные несколько сильнее восточных);

2) растительный покров (ночью растительный покров уменьшает охлаждение почвы, а днем — препятствует радиационному нагреванию почвы);

3) снежный покров (в зимнее время снежный покров предохраняет почву от чрезмерной потери тепла).

Изучите устройство термометров для измерения температуры поверхности почвы (срочного, максимального, минимального), правила их установки и измерения температуры; коленчатых термометров, вытяжных термометров для измерения температуры на различных глубинах.

Для измерения температуры поверхности почвы на метеорологической площадке оборудуется специальная площадка размером 4х6 м, на которой в горизонтальном положении устанавливают срочный, максимальный и минимальный термометры. Термометры укладываются резервуарами к востоку на расстоянии 5-6 см друг от друга: первый с севера — срочный, затем минимальный, и за ним максимальный. Отсчеты по термометрам берут с точностью до 0,1^оС.

Срочный напочвенный термометр ТМ-3 — применяют для измерения температуры поверхности почвы в данный момент времени.

Максимальный термометр ТМ-1 — служит для измерения наивысшей температуры за период между сроками наблюдения. Это термометр ртутный, с ценой деления шкалы 0,5^о.(рис. 13 а). Особенность данного термометра состоит в том, что внутри резервуара находится стеклянный штифт, образующий сужение при выходе ртути из резервуара в капилляр. При повышении температуры ртуть протекает из резервуара в капилляр, а при понижении температуры, сужение препятствует обратному поступлению ртути. Следовательно, высота столбика ртути в капилляре соответствует наивысшей температуре за данный период.

Минимальный термометр ТМ-2 — применяют для измерения самой низкой температуры между сроками наблюдения. Это термометр спиртовой, с ценой деления шкалы 0,5^о.(рис. 13 б). Внутри капилляра в спирте свободно перемещается штифтик. При понижении температуры мениск спирта увлекает штифтик за собой, а при повышении температуры он остается на месте, спирт его обтекает и заполняет капилляр. Таким образом, дальний от резервуара конец штифта укажет минимальную температуру.

Рис. 13. Термометры для измерения температуры поверхности почвы

а) максимальный, б) минимальный

1 — стеклянный штифт, 2 — резервуар,

3 — штифт для измерения температуры

Коленчатые термометры (Савинова) ТМ-5 — предназначены для измерения температуры почвы на глубине 5, 10, 15, 20 см. Термометры изогнуты под углом 135^о в местах, отстоящих от резервуара на 2-3 см, что позволяет устанавливать термометры так, чтобы резервуар и часть термометра до изгиба находилась под слоем почвы, а часть — располагалась над почвой (рис.14).

Рис. 14. Установка коленчатых термометров в почву

Вытяжные термометры — предназначены для измерения температуры на значительных глубинах от 20 до 320 см. Термометр помещен в оправу, снизу заканчивающуюся медным колпачком. Резервуар термометра воспринимает температуру только того слоя почвы, на котором находится медный колпачок (рис.15). Общий вид установки вытяжных термометров показан на рис.16.

Рис. 15. Термометр вытяжной

1,7 — металлические колпачки, 2 — термометр, 3 — оправа,

4 — деревянный шест, 5 — колпачок, 6 — эбонитовая трубка

Рис. 16. Установка вытяжных термометров

Литература: 1, стр. 181-190.; 2, стр.29-32.

Поиск по сайту: