Новости

Тепловые свойства почвы

18.05.2015

1. Способность почвы поглощать тепловые лучи. Свойство это зависит главным образом от цвета и отчасти от механического состава почв. Почвы темного цвета обладают этой способностью в большей степени.
Так, Schubler, покрывая породы в одном случае сажей, а в другом магнезией, нашел следующие температуры их:

Тепловые свойства почвы

Чтобы показать значение в этом явлении механического состава почв, приведем следующую таблицу, из которой видно, что почвы мелкоземистые поглощают тепловые лучи сильнее, чем крупноземистые.
Тепловые свойства почвы

К источникам почвенной теплоты, кроме лучистой теплоты солнца, мы должны отнести еще теплоту, выделяемую при различных биохимических процессах (например, при разложении органических веществ), а также явление, известное под названием теплоты смачивания, т. е. выделение теплоты при смачивании сухих, порошкообразных веществ водой (явление, описанное еще Poullet в 1822 г.).
Явление «теплоты смачивания» почвы обратило на себя за последние годы внимание ряда ученых (Mitscherlich, Rodewald и др.). Согласно наблюдениям этих авторов, теплота смачивания у некоторых почв может достигать такой значительной величины, что не остается без влияния и на культурную растительность. Так, этим именно явлением упомянутые ученые объясняют между прочим известное явление увядания растений после дождя, выпавшего вслед за долгой засухой и за долгим солнечным освещением: высохшая почва при увлажнении дождевой водой может (если она богата перегнойными веществами или высокодисперсными соединениями), в силу «теплоты смачивания», столь сильно нагреться (иногда на 10°), что может произойти «ожог» молодых ростков и т. д. Явления «теплоты смачивания» почв подвергнуты за последнее время подробному изучению со стороны Bouyoucos, установившего между прочим зависимость величины теплоты смачивания тех или иных почв от их физико-механического и химического состава, от формы поверхности почвенных частиц, от степени иссушения почв и т. д.
Работы Pаtе установили зависимость величины теплоты смачивания почв от количества и природы поглощенных оснований. Так, почвы, насыщенные одновалентными катионами, дают большую величину теплоты смачивания, чем насыщенные катионами двувалентными.
Из русских исследователей, изучавших это явление, отметим П. Андрианова, сконструировавшего особый калориметр для измерения теплоты смачивания почвы и исследовавшего с этой стороны несколько русских почв.
В виду того что величина «теплоты смачивания» находится в тесной зависимости от степени дисперсности почвы, рядом ученых были предложены методы косвенного определения как количества коллоидов в почве, так и степени их дисперсности — именно по определению теплоты смачивания (Мitscherlich, Andersonn др.). Впрочем, для этой цели предложен ныне ряд и других методов: Mitscherlich — по определению максимальной гигроскопичности почвы, Bouyoucos — по определению «несвободной» воды в почве, т. е. воды, не замерзающей при температуре ниже 0°, Briggs — по определению «эквивалентной влаги», т. е. воды, удерживаемой почвою при сильном центрифугировании, А. Трофимов — методом определения «несвободной» воды по отрицательной адсорбции нитратов и хлоридов и др.; К. Гедройцем разработан и непосредственный метод определения коллоидальных веществ в почве (путем ультрамеханического анализа — см. выше).
2. Лучеиспускание почв зависит главным образом от содержания в них влаги (вода обладает из всех составных частей почвы наибольшей лучеиспускательной способностью); в виду этого влажные почвы, при прочих равных условиях, излучают сильнее, чем находясь в сухом состоянии.
Что же касается других составных частей почвы, то, хотя разница в их лучеиспускательной способности и наблюдается (минеральные части излучают сильнее, чем органические; кварц излучает сильнее, чем каолин и т. д.), но разница эта настолько незначительна, что существенного значения в определении данного свойства не имеет. Существенными факторами, ослабляющими лучеиспускание почв, являются живой и мертвый растительный покров, равно как и снежный покров.
3. Теплоемкость почв (т. е. количество тепла, потребное для нагрева единицы вещества на 1°; если расчет ведется на единицу веса, то говорят о весовой теплоемкости, если на единицу объема — объемной).
Наименьшей теплоемкостью из всех составных частей почвы обладает кварц, далее идет глина еще большей теплоемкостью обладает перегной. Наивысшей теплоемкостью обладает вода. Так:
Тепловые свойства почвы

Объемная теплоемкость дает меньше разницы для указанных выше составных почвенных частиц, а именно:
Тепловые свойства почвы

Теплоемкость (весовая) большинства обследованных в этом отношении русских почв колеблется между 0,20 и 0,27 (Сабанин).
Как изменяется теплоемкость по различным горизонтам почвы, видно из следующих данных, полученных П. Андриановым.
Тепловые свойства почвы

По исследованиям того же автора, теплоемкость кубанского чернозема = 0,227, полтавского чернозема = 0,240; кварцевого песка = = 0,191.
4. Теплопроводность почв (измеряемая количеством тепла в калориях, которое в 1 сек. проходит через 1 кв. см пластинки толщиной в 1 см при разности температур на обеих сторонах в 1°) зависит от тепло проводности ее твердых частиц, от степени влажности и от механического состава.
Теплопроводность кварца наилучшая, далее идет глина (каолин) и хуже всего проводит тепло перегной (Wagner).
Чтобы оценить значение в этом отношении влажности почвы и ее механического состава, надо иметь в виду, что наименьшею теплопроводностью обладает воздух, затем идет вода (если принять теплопроводность кварца равной 0,00420, то соответствующая величина для роды выразится цифрой 0,00124, а для воздуха — 0,00005). Отсюда ясно, почему почва в плотном состоянии проводит тепло лучше, чем в рыхлом, и почему почва во влажном состоянии обладает лучшей теплопроводностью, чем сухая.
Тепловые свойства почв представляют собой наименее разработанный отдел физики почв — как со стороны самой методики исследования, так и со стороны учета теплового баланса отдельных почвенных представителей. Необходимо указать, что за самое последнее время этот чрезвычайно слабо разработанный раздел физики почв сделался объектом детального обследования со стороны Физико-агрономического института (ВАСХНИЛ), руководимого акад. Иоффе. Нет сомнения, что изучение этого важного отдела науки о почве сдвинется, наконец, с мертвой точки.
Если влажность почвы, как мы видели выше, является равнодействующей как разнообразных внешних условий, так и водных свойств самой почвы, то температуру почвы мы, по аналогии, также должны считать зависящей не только от внешних метеорологических условий, но и от внутренних (в данном случае тепловых) свойств самой почвы. Таким образом, в одном и том же пункте земной поверхности, несмотря на одно и то же количество выпадающих атмосферных осадков и на одно и то же количество тепла, посылаемого солнцем, различные встречающиеся здесь представители почв, обладающие различными химическими и физико-механическими свойствами, могут иметь свои собственные, часто резко отличные друг от друга «климаты».


Имя:*
E-Mail:
Комментарий: