Распространение колебаний температуры в почве

Температура поверхности почвы – это температура ее верхнего слоя (толщиной несколько миллиметров), свободного от растительного покрова, хорошо взрыхленного и не затеняемого от солнца, а в зимнее время при наличии снежного покрова – температура поверхности снега. Измеряется термометром, лежащим открыто на поверхности почвы и снежного покрова, при этом резервуар термометра погружен в почву (снежный покров). Измерения температуры поверхности почвы представляют большие методические трудности из-за невозможности затенить термометр от действия радиации и вследствие различия радиационных свойств резервуара и почвы (снега).

Температура почвы на глубине узла кущения озимых культур измеряется в срок наблюдения, а также между сроками наблюдений измеряется минимальная и максимальная температура в слое почвы на глубине 2,5-3,5 см от поверхности земли (°С) специальными максиально-минимальными термометрами.

Температура почвы и грунта на глубинах (почвенных горизонтах) – это температура, определяемая показаниями термометров и других датчиков, установленных на определенных глубинах. На метеорологических станциях температура почвы на глубинах 5, 10, 15, 20 см на обрабатываемых участках без растительного покрова определяется в теплое время года термометрами ТМ-5 Савинова; на глубинах 20, 40, 80, 120, 160, 240 и 320 см – станционными вытяжными почвенно-глубинными термометрами под естественным покровом. Суточные и годовые колебания температуры поверхности почвы вследствие теплопроводности передаются в более глубокие ее слои. Распространение температурных колебаний вглубь почвы (при однородном составе почвы) происходит в соответствии со следующими законами Фурье:

Период колебаний с глубиной не изменяется, т.е. как на поверхности почвы, так и на всех глубинах интервал между двумя последовательными минимумами и максимумами температуры составляет в суточном ходе 24 ч, а в годовом 12 месяцев.

Если глубина растет в арифметической прогрессии, то амплитуда уменьшается в геометрической прогрессии, т.е. с увеличением глубины амплитуда быстро уменьшается.

Слой почвы, температура в котором в течение суток не изменяется, называют слоем суточной температуры. В средних широтах этот слой начинается с глубины 70-100 см. Слой постоянной годовой температуры в средних широтах залегает глубже 15-20 м.

Максимальные и минимальные температуры на глубинах наступают позднее, чем на поверхности почвы. Это запаздывание прямо пропорционально глубине. Суточные максимумы и минимумы запаздывают на каждые 10 см глубины в среднем на 2,5-3,5 ч, а годовые на каждый метр глубины запаздывают на 20-30 суток.

Согласно теоретическим расчетам Фурье, глубина, до которой проявляется годовой ход температуры почвы, должна примерно в 19 раз превышать глубину проявления суточных колебаний. В действительности наблюдаются значительные отклонения от теоретических расчетов, и во многих случаях глубина проникновения годовых колебаний оказывается больше расчетной. Это обусловлено различием во влажности почвы по глубинам и во времени, изменением температуропроводности почвы с глубиной и другими причинами.

В северных широтах глубина проникновения годового хода температуры почвы составляет в среднем 25 м, в средних широтах – 15-20 м, в южных – около 10 м.

Термоизоплеты

Материалы многолетних наблюдений за температурой почвы на различных глубинах могут быть представлены графически.

На таком графике связываются температура почвы, глубина и время. Для построения графика на вертикальной оси откладывают глубины, а на горизонтальной – время (обычно месяцы). На график наносят среднюю месячную температуру почвы на разных глубинах. Затем точки с одинаковой температурой соединяют плавными линиями, которые называют термоизоплеты.

Термоизоплеты дают наглядное представление о температуре активного слоя почвы на любой глубине в каждый месяц. Такие графики используют, например, для определения глубины проникновения критических температур, повреждающих корневую систему плодовых деревьев.

Эти графики используют также в коммунальном хозяйстве, в промышленном и дорожном строительстве, при мелиорации.

Мощность мерзлого слоя обязательно учитывается при закладывании дрен (труба или подземный канал для отвода почвенных вод) в мелиорируемых районах.

Date: 2015-08-24; view: 1498; Нарушение авторских прав