close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

ЛЕК3

код для вставкиСкачать
ЛЕКЦИЯ 3. ТЕМПЕРАТУРНЫЙ РЕЖИМ ПОЧВЫ
ПРОЦЕССЫ НАГРЕВАНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ ПОЧВЫ.
ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЧВЫ.
ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОЧВЫ.
СУТОЧНЫЙ И ГОДОВОЙ ХОД ТЕМПЕРАТУРЫ ПОЧВЫ.
ЗАВИСИМОСТЬ
ТЕМПЕРАТУРЫ
ПОЧВЫ
ОТ
РЕЛЬЕФА,
РАСТИТЕЛЬНОСТИ И СНЕЖНОГО ПОКРОВА.
6. ЗАМЕРЗАНИЕ И ОТТАИВАНИЕ ПОЧВЫ И ВОДОЕМОВ.
7. ЗНАЧЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОЧВЫ ДЛЯ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА.
8. МЕТОДЫ ОПТИМИЗАЦИИ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ПОЧВ.
1.
2.
3.
4.
5.
1. ПРОЦЕССЫ НАГРЕВАНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ ПОЧВЫ.
Солнечная радиация, поглощенная поверхностью суши, преобразуется в
тепло. Часть этого тепла затрачивается на нагревание приземного слоя атмосферы,
растений, на испарение воды, содержащейся в верхнем слое почвы и в растениях, а
часть тепла передается в нижележащие слои почвы. Поскольку приход солнечной
радиации неодинаков в течение суток и года, то температура почвы тоже изменяется
и иногда в очень широких пределах.
Температурный режим земной поверхности в основном обусловлен
радиационным балансом, т. е. зависит от прихода радиации, величины альбедо и
эффективного излучения. При положительном радиационном балансе верхний слой
почвы нагревается. Если радиационный баланс отрицателен, то верхний слой
охлаждается и тогда тепло из глубины почвы поступает к ее поверхности. Это
вызывает охлаждение почвы на глубине.
Для процессов нагревания и охлаждения почвы определенное значение имеют
также испарение и конденсация водяного пара на ее поверхности. При конденсации
выделяется тепло, нагревающее почву, а при испарении тепло затрачивается на этот
процесс, поэтому происходит охлаждение почвы.
Приход и расход тепла на земной поверхности характеризуют уравнением
теплового баланса, в которое входят следующие ocновные составляющие:
радиационные потоки тепла, алгебраическая сумма которых составляет
радиационный баланс В; турбулентный поток тепла между земной поверхностью и
атмосферой Р; молекулярный поток тепла между земной поверхностью и
нижележащими слоями почвы А; поток тепла, связанный с испарением LE, где L —
скрытая теплота парообразования (около 2,5 тыс. Дж/г), Е — скорость испарения.
Уравнение теплового баланса в общем виде:
На хорошо увлажненных посевах затраты тепла на испарение больше, чем на
нагревание почвы и воздуха. Если почва в посевах слабо увлажнена, то
радиационное тепло затрачивается в основном на нагревание почвы, растений и
воздуха. Составляющие теплового баланса земной поверхности в значительной мере
влияют на температурный режим почвы.
Между поверхностью почвы и ее нижележащими слоями происходит
непрерывный обмен теплом. Передача тепла в почве осуществляется в основном за
счет молекулярной теплопроводности. Когда поверхность почвы теплее
нижележащих слоев (день, лето), поток тепла направлен от поверхности в глубь
почвы. Этот тип распределения температуры в почве называют типом инсоляции
(положительный радиационный баланс). Когда поверхность почвы холоднее
нижележащих слоев, поток тепла направлен из глубины к поверхности. Такой тип
распределения температуры в почве называют типом излучения. Он наблюдается при
отрицательном балансе (зимой, ночью).
Нагревание и охлаждение почвы зависит от ее теплофизических
характеристик.
2. ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЧВЫ.
Тепловой режим почвы в основном зависит от ее теплоемкости и
теплопроводности.
Теплоемкость почвы. Различают объемную и удельную теплоемкости почвы.
Объемной теплоемкостью соб называют количество тепла (Дж), необходимое для
нагревания 1 м3 почвы на 1°С. Удельной теплоемкостью суд называют количество
тепла, требующееся для нагревания 1 кг почвы на 1°С. Объемную теплоемкость
выражают в Дж/(м3 · К), удельную — в Дж/(кг · К).
Между объемной и удельной теплоемкостями существует соотношение:
где d — плотность почвы (кг/м3).
Объемная
теплоемкость
минеральных
частей
почвы
находится
3
преимущественно в пределах 2,0 — 2,5 Дж/(м · К), но у воды и воздуха она
различается более чем в 3 · 103 раз. Поэтому теплоемкость почвы зависит не столько
от ее минерального состава, сколько от соотношения воздуха и воды, находящихся в
почвенных порах. Теплоемкость почвы, у которой поры заполнены водой,
значительно больше теплоемкости сухой почвы. Следовательно, при одинаковом
притоке или отдаче тепла сухие почвы нагреваются или охлаждаются больше, чем
влажные. В зависимости от увлажнения теплоемкость торфянистых почв меняется в
6 раз, песка в 3,4 раза, глины в 2,4 раза (табл. 1).
Таблица 1
Теплоемкость и коэффициент теплопроводности составных частей почвы
Теплоемкость
Составные части
почвы
Песок и глина
Торф
Почвенный воздух
Почвенная вода
удельная,
Дж/(кг · К)
объемная,
Дж/(м3 · К)
Коэффициент
теплопроводности,
Вт/(м · К)
753,6 — 963,0
2,05 — 2,43
0,84 — 1,26
2009,7
1004,8
4186,8
2,51
0,0013
4,19
0,84
0,02
0,50
Теплопроводность почвы. Способность почвы передавать тепло от слоя к
слою называется теплопроводностью. Мерой теплопроводности служит
коэффициент теплопроводности, численно равный количеству тепла (Дж),
проходящему за 1 с через сечение в 1 м2 слоя толщиной 1 м при разности
температур на границах слоя в 1 °С. Теплопроводность зависит от минерального
состава почвы, ее влажности и содержания воздуха в порах почвы. Теплоемкость и
теплопроводность различных компонентов почвы приведены в табл. 1.
Поскольку коэффициент теплопроводности воздуха в почве почти в 25 раз
меньше, чем воды, то и теплопроводность почвы, как и ее теплоемкость, зависит от
влажности почвы. При замерзании почвы ее теплопроводность увеличивается, так
как теплопроводность льда почти в 4 раза больше теплопроводности воды
Отношение коэффициента теплопроводности к объемной теплоемкости почвы
называется коэффициентом температуропроводности К:
К = λ / соб
Этот коэффициент характеризует скорость распространения тепла в почве.
Сопоставление, теплоемкости и коэффициентов теплопроводности и
температуропроводности при различной влажности почвы показывает, что
теплоемкость с увеличением, влажности непрерывно возрастает. Возрастание же
коэффициента теплопроводности сначала идет очень быстро, а затем замедляется,
так как с увеличением влажности теплопроводность почвы приближается к
теплопроводности воды, которая меньше теплопроводности минеральных частей
почвы. Коэффициент температуропроводности К при этом вначале резко возрастает,
а затем несколько снижается вследствие совместного влияния теплоемкости и
теплопроводности почвы. Зависимость тепловых характеристик почвы от влажности
представлена на рис. 1.
Теплофизические характеристики почвы
зависят также от ее цвета (темные почвы за счет
большего
поглощения
энергии
Солнца
нагреваются сильнее, чем светлые), плотности и
структуры
(пористость,
зернистость).
С
увеличением
плотности
теплоемкость
и
теплопроводность сухих почв увеличивается.
Разрыхленные почвы в пахотном слое днем
теплее, чем плотные; а ночью холоднее, так как
первые имеют меньшую теплопроводность.
Кроме того, разрыхленная почва имеет большую
удельную поверхность, чем плотная, и поэтому
днем поглощает больше радиации, а ночью
интенсивнее излучает тепло. Полив и осадки,
увеличивая теплоемкость почвы и вызывая
затраты тепла на испарение, охлаждают почву.
Рис.1. Зависимость тепловых
характеристик почвы от ее
влажности
(по
А.Ф.
Чудновскому)
Автор
ДонАгрА-З
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
4
Размер файла
63 Кб
Теги
лек3
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа