Новости
09.12.2016


08.12.2016


08.12.2016


08.12.2016


07.12.2016


18.05.2015

Тепловой режим почв. Как мы и подчеркнули выше, температура почвы является равнодействующей как температуры окружающего данную почву воздуха, так и внутренних свойств (в данном случае тепловых), присущих самой почве. Отсюда ясно, что колебания температуры окружающего воздуха будут различным образом восприниматься почвами, различными по своему механическому и химическому (и петрографическому) составу. Принимая далее во внимание, что различные генетические горизонты одной и той же почвы также могут резко разниться друг от друга по своим физико-химическим свойствам, естественно предположить, что тепловой режим (динамика тепловых явлений) у отдельных типов, подтипов, разновидностей и т. п. почв будет строго индивидуализирован.
В виду того что колебания температуры окружающего воздуха не представляют собою чего-либо беспорядочного, а выявляют, как известно, некоторую периодичность, выражающуюся в определенном суточном ходе температуры, годовом ходе ее и т. п., ясно, что и каждая почва, обладающая во всей своей толще определенным комплексом физико-механических и химических свойств (а в связи с этим и определенным комплексом тепловых свойств каждого в отдельности генетического горизонта), будет реагировать на указанные колебания температуры окружающей ее атмосферы определенной периодичностью происходящих в ней тепловых явлений.
Динамика тепловых явлений у различных почв может протекать, как мы отметили выше, весьма различно; однако она может быть различной и у одной и той же почвы — в зависимости от рельефа, характера живого и мертвого растительного покрова, мощности снежного покрова, экспозиции и крутизны склона и т. д. He входя в обсуждение всех подробностей этого обширного вопроса, мы ограничимся здесь приведением общей схемы интересующих нас явлений и нарисуем лишь общую картину суточного и годового хода температуры почвы.
Что касается суточного хода температуры почвы, то схема его рисуется в следующем виде; днем, в силу нагревания солнцем поверхности почвы, температура всего выше именно на поверхности, быстро убывая вглубь; в ночное же время, наоборот, температура, будучи наиболее низкой на поверхности, постепенно до известной глубины повышается.
Суточные амплитуды (разности между суточной наибольшей и наименьшей) также с глубиной быстро убывают, причем чем глубже, тем показания суточной наибольшей и наименьшей больше запаздывают относительно вышележащих слоев.
Нагревание и охлаждение поверхности почвы имеют в общем неодинаковую продолжительность. После восхода солнца температура возрастает от притока солнечного тепла, а по мере возрастания ее увеличиваются лучеиспускание и передача тепла путем теплопроводности воздуха и почвы. В итоге обнаруживается, однако, прирост температуры. Этот прирост наблюдается и после полудня, пока приход тепла от солнца больше расхода через лучеиспускание и передачи воздуху и почве явлениями теплопроводности. Когда обе величины сравняются, наступает наибольшая температура суток, а затем она падает; и после захода солнца наблюдается все время постепенное падение ее, каковое явление наблюдается до конца ночи. Указанное падение температуры продолжительнее повышения потому, что оно имеет место не только в течение всей ночи, но и в течение почти половины дня, тогда как на повышение температуры остается немного более половины дня.
В высоких широтах изменения очень малы зимой, когда вследствие краткости дня период повышения температуры очень сокращается, явления же понижения ее увеличиваются; летом же они менее различаются вследствие большой длины дня. Сухая почва, будучи плохим проводником тепла, испытывает суточные колебания на очень небольшую глубину.
В средних и высших широтах весной солнечная радиация увеличивается сильнее, чем лучеиспускание; поверхность почвы более нагревается днем, чем охлаждается ночью, почему является некоторая прибыль температуры, продолжающаяся не только до дня летнего солнцестояния, но несколько и дольше, пока убыль путем лучеиспускания не уравняется с прибылью от солнечной радиации.
Что касается годового хода температуры почвы, то и в этом случае наблюдается, как то показали соответствующие исследования, двоякое распределение в течение года: летом (как и днем) температура выше на поверхности и понижается вглубь, а зимой (как и ночью) наблюдается обратное явление. Аналогично тому, что мы видели по отношению к суточному ходу температуры, и в данном случае наблюдается запаздывание ее вглубь и уменьшение амплитуды.
Считаем не лишним еще раз подчеркнуть, что нарисованная картина теплового режима почв представляет собою лишь схему. Местными факторами (условиями рельефа, характером растительности и пр.) в последнюю может быть привнесен целый ряд деталей и даже отклонений.
Водный режим почв. В области изучения динамики почвенной влажности накоплен в настоящее время (особенно нашими опытными учреждениями) такой колоссальный материал, который мог бы послужить, несомненно, предметом специальной монографии. В нашем курсе, в соответствии с общим его планом, мы отметим лишь некоторые общие положения в области интересующих нас сейчас явлений.
Выше мы видели, что влажность почвы представляет собой равнодействующую как разнообразных внешних условий (количества выпадающих атмосферных осадков, температуры окружающего воздуха, характера живого и мертвого покрова и т. п.), так и внутренних свойств (в данном случае водных) самой почвы.
Фактором, наиболее резко влияющим на процессы динамики почвенной влажности, являются, конечно, атмосферные осадки.
Периодически выпадая на поверхность почвы и способствуя иногда коренному перераспределению почвенной влажности по отдельным генетическим ее горизонтам, атмосферные осадки тем самым должны быть признаны главнейшим фактором, обусловливающим водный режим почвы. Однако, как мы видели выше, различные представители почв, обладая различным комплексом присущих им водных свойств (влагоемкости, водопроводимости, испаряющей способности и т. п.), могут, конечно, неодинаково реагировать на одно и то же количество выпадающих осадков, почему мыслимы в природе такие случаи, когда, несмотря на большое количество этих осадков, почва может оказаться мало увлажненной и, наоборот, когда, несмотря на малое сравнительно количество их, почва может оказаться в сильно увлажненном состоянии. Достаточно для пояснения таких случаев представить, что в одном случае мы имеем дело с почвою, плохо утилизирующей и плохо сохраняющей выпадающие осадки, с другой — с почвою, хорошо утилизирующей эти осадки, свободно проводящей их в нижележащие горизонты и экономно расходующей их путем капиллярного поднятия, испарения и т. д. В том и другом случае мы получим совершенно различную картину распределения влажности по почвенному профилю.
Если мы примем теперь во внимание, какое громадное значение может сыграть в деле утилизации той или иной почвой выпадающих атмосферных осадков характер растительного покрова (количественный и качественный состав его), рельефные и микрорельефные условия и пр., то не трудно сделать заключение и о том, что на одно и то же количество выпадающих осадков может неодинаково иногда реагировать даже один и тот же почвенный представитель. Достаточно для этого представить, что в одном случае мы имеем дело с ровным и монотонным рельефом, в другом — с волнистым, в одном случае имеем дело с молодым лесным насаждением, в другом — более густым и старым и т. д. В отдельных участках залегания одного и того же почвенного представителя мы можем в таком случае констатировать иногда неодинаковый характер и неодинаковую степень утилизации посылаемых атмосферой осадков.
Наконец, не лишне подчеркнуть, что даже в каждой отдельной точке залегания одной и той же почвы, но в различных генетических горизонтах ее мы будем наблюдать — в связи с различным химическим и механическим составом их — явления различного реагирования на приходящие с ними в контакт атмосферные осадки.
Все указывает на то, что при исследовании вопросов, связанных с выяснением роли различной влажности в процессах почвообразования, в жизни растительности и т. п., мы ни в коем случае не должны ограничиваться изучением количества, характера или времени выпадения в том или другом районе атмосферных осадков, но центр внимания должны направить в каждом отдельном случае на непосредственное исследование динамики влажности в самой почве по различным составляющим почвенный профиль генетическим горизонтам.
Как мы указали выше, атмосферные осадки являются фактором, непосредственно и притом наиболее влияющим на изменение почвенной влажности. Положение это, конечно, не требует каких-либо пояснений. Однако не надо думать, что если та или другая почва более или менее продолжительное время остается вне непосредственного воздействия атмосферных осадков (например, в периоды бездождия), то динамика влажности отдельных ее горизонтов замирает или сводится к нулю. Такое предположение было бы ошибочным. Передвижение в почвенной толще парообразной влаги из мест с более высокой температурой в места с более низкой температурой (другими словами, из мест с большей упругостью пара в места с меньшей упругостью пара), передвижение пленочной воды (от почвенных частиц, облекшихся более толстой пленкой, к тем из них, которые обладают более тонкой или совсем ее не имеют), передвижение по различным почвенным горизонтам свободной капельно-жидкой капиллярной влаги, возможность периодической конденсации в отдельных горизонтах почвенного профиля водяных паров и пр. — все это предрешает вопрос о том, что и в периоды бездождия — и даже продолжительного — в почвенной толще могут периодически происходить сложные и разнообразные явления динамики в распределений почвенной влажности. Мы уже не говорим о тех случаях, когда в жизни той или иной почвы принимают непосредственное участие грунтовые воды (что мы видим на примере болотных и полуболотных почв, некоторых солончаков и др.); динамика почвенной влажности в таких случаях может протекать весьма резко даже и в периоды полного бездождия.
В настоящее время имеются наблюдения, указывающие на то, что явления динамики почвенной влажности не замирают в некоторых случаях и в течение зимных месяцев. Этого и нужно было ожидать, принимая во внимание то обстоятельство, что далеко не всегда почва промерзает на всю глубину почвообразовательного процесса (в зависимости от климатических и погодных условий, от характера и мощности растительного покрова, рельефа местности и т. д.); остающиеся незамерзшими почвенные горизонты продолжают жить, как оказывается, своеобразной в этом отношении жизнью. Наиболее подробные исследования в этой области произведены были за последнее время Н. Качинским (применительно к почвам подзолистого типа).
Установлена ли какая-нибудь периодичность в явлениях динамики почвенной влажности? Или же, в виду того что главенствующий фактор в создании водного режима почв — атмосферные осадки — представляет собою явление чисто «погодного» характера, трудно предвидимое, а иногда рисующееся при современном состоянии наших знаний и просто случайным, динамика почвенной влажности должна рисоваться нам в виде какого-то неучитываемого во времени процесса?
Прежде чем дать непосредственный ответ на поставленный нами выше вопрос, мы отметим тот важный факт (подтвержденный целым рядом разносторонних исследований), что почва, будучи долгое время, так сказать, предоставлена самой себе, т. е. будучи в течение долгого времени не нарушаема в создании своего водного режима выпадающими атмосферными осадками, имеет, несомненно, определенный суточный ход влажности — в связи с ходом температуры окружающего воздуха, с ходом теплового режима, в связи с определенным комплексом вполне определенных, присущих ей водных свойств и пр. Конечно, по мере испарения и иссякания запасов влаги из почвы количественные выражения динамики почвенной влажности будут постепенно претерпевать все большие изменения, однако характер той кривой, которой мы пожелали бы обрисовать эту динамику, оставался бы неизменным.
Ho, конечно, атмосферные осадки, выпадающие различными количествами, распределяющиеся в различные промежутки времени, имеющие различный характер выпадения и пр., должны вносить коренную пертурбацию в ход почвенной влажности; и, казалось бы, в силу этого представляется совершенно невозможным нарисовать себе, хотя бы даже и приблизительно, картину ее распределения во времени. Несомненно, если мы ограничим сферу нашего изучения динамики почвенной влажности таким коротким промежутком времени, каким являются, например, сутки, т. е., другими словами, если мы будем изучать погоду, а не климат почвы, то рискуем встретиться, конечно, с целым рядом нарушений той схемы, которая была приведена выше (особенно для поверхностного горизонта почвы). Однако, если мы захватим своими наблюдениями масштаб более крупный и центр своего внимания перенесем на изучение именно «водного» климата почвы (что и представляет собою, конечно, наиболее важный момент в деле уяснения характера того или иного почвообразовательного процесса), то картина представится нам в совершенно ином виде. Установленные ныне метеорологией закономерности в распределении годового количества атмосферных осадков в различных физико-географических районах земного шара и характера их выпадения, в распределении этих осадков по временам года и даже месяцам, в установлении для каждого района числа дней с осадками и без таковых и пр. — все это дает нам основание предполагать, что и для различных почвенных представителей, в создании и формировании которых столь деятельное участие принимает климат, также должна быть намечена определенная периодичность в годовом (и, быть может, месячном) ходе влажности.
Так оно и есть в действительности: по отношению к целому ряду почвенных типов картина водного режима их уже в значительной степени в настоящее время определилась, что, вместе с уяснением теплового режима этих почв, в значительной степени помогает нам разобраться в каждом отдельном случае в сущности почвообразовательного процесса, характерного для каждой из них.