Charakterystyka gleby nadaje jej pewne właściwości, które wpływają na proces uprawy roślin uprawnych. Rozważmy rodzaje właściwości termicznych gleby: zdolność pochłaniania ciepła, pojemność cieplną, przewodność cieplną. Jakie mogą być dla niego źródła ciepła, a także reżim termiczny i jego rodzaje: zamrażanie i niezamarzanie.
Możliwe źródła ciepła w glebie
Głównym źródłem ciepła przedostającego się do gleby jest promieniowanie słoneczne, które składa się z bezpośredniego i rozproszonego.Natężenie promieniowania zależy od szerokości i wysokości obszaru, zawartości dwutlenku węgla w atmosferze i jej przezroczystości.
Pochłonięta energia jest następnie przekazywana do atmosfery lub do niższych warstw. Kierowanie ciepła zależy od temperatury gleby i powietrza. Jeśli gleba jest cieplejsza, a powietrze zimniejsze, ciepło ucieka do atmosfery. Przy dużej absorpcji ciepła gleba nagrzewa się, a energia cieplna zaczyna spływać. Im większa różnica temperatur w warstwie górnej i dolnej, tym większa jest szybkość przenikania ciepła.
Ilość energii słonecznej docierającej do gleby zależy od strefy klimatycznej, pogody, rzeźby terenu, koloru, właściwości termicznych i fizycznych oraz gęstości roślinności.
Istnieją również źródła ciepła - energia uwalniana podczas rozkładu resztek roślinnych znajdujących się na powierzchni lub w górnej warstwie oraz energia przenoszona z powietrza.
Bardzo niewielka ilość ciepła przedostaje się do gleby z wnętrza Ziemi oraz z rozpadu radioaktywnego pierwiastków, ale jest ona praktycznie nieistotna.
Jak ustalić
Ilość ciepła zawartego w glebie zależy od wielu czynników. Woda jest składnikiem gleby wytwarzającym dużo ciepła, więc wilgotna gleba nagrzewa się dłużej niż sucha. Ale chłodzenie też trwa dłużej. Gleby gliniaste nagrzewają się najdłużej wiosną, gleby piaszczyste nagrzewają się najdłużej, ale jesienią dzieje się odwrotnie: gleby gliniaste nagrzewają się z powodu powolnego chłodzenia.
Przewodność cieplna zależy od zawartości powietrza w porach. Im luźniejsza gleba, tym szybciej się nagrzewa i odwrotnie, gęsta gleba nagrzewa się wolniej. Ilość próchnicy wpływa również na właściwości termiczne – gleby żyzne dłużej zatrzymują ciepło, gleby słabe szybciej je tracą. Roślinność latem i śnieg zimą zatrzymują ciepło i pomagają zatrzymać je w ziemi.
Dla większości roślin uprawnych korzystna temperatura dla wzrostu to 20-25°C. Jeśli jest wyższa niż 30°C, rozwój zostaje zahamowany. Wzrost dopuszczalnych temperatur prowadzi do silnego wzrostu szybkości oddychania i marnowania materii organicznej, co prowadzi do zmniejszenia objętości masy zielonej. Temperatury gleby powyżej 50-52°C prowadzą do śmierci roślin.
Do normalnego wzrostu roślin potrzebna jest pewna ilość ciepła, w rolnictwie przyjmuje się wartość zwaną sumą temperatur aktywnych. Są to wszystkie dni sezonu wegetacyjnego, w których temperatura w ciągu dnia przekraczała 10°C.
Ciepło gleby potrzebne jest nie tylko roślinom, ale także mikroorganizmom. Negatywnie wpływa na nie zimno i nadmierne ciepło; oba prowadzą do zawieszenia życiowej aktywności bakterii i fauny i flory. Optymalna temperatura to 15-20°C, dopuszczalne są niewielkie odchylenia.
Właściwości termiczne
Ta kategoria cech obejmuje: zdolność pochłaniania ciepła przez glebę, pojemność cieplną i przewodność cieplną.
Zdolność pochłaniania ciepła
Jest to zdolność gleby do pochłaniania energii słonecznej. Promieniowanie nie jest całkowicie pochłaniane, część jest odbijana. Zdolność pochłaniania ciepła określana jest na podstawie wartości albedo (A). Wyraża się ją jako ilość promieniowania słonecznego odbitego od powierzchni gleby i przedstawia jako procent objętości promieniowania słonecznego, które dotarło do gleby.
Im niższe albedo, tym więcej ciepła może pochłonąć gleba. Zdolność pochłaniania ciepła zależy od koloru gleby, jej wilgotności, struktury, topografii powierzchni i gęstości roślinności. Ciemne gleby nagrzewają się szybciej niż gleby jasne.
Pojemność cieplna
Cecha ta jest definiowana jako waga i objętość. Wagowa pojemność cieplna to ilość ciepła mierzona w kaloriach, którą należy wydać, aby ogrzać 1 g suchej gleby o 1 °C. Wolumetryczna pojemność cieplna to ciepło, które można wykorzystać do ogrzania 1 metra sześciennego. patrz przy 1°C.
Wartość pojemności cieplnej zmienia się w zależności od wilgotności i zawartości powietrza w glebie. W stanie mokrym jego pojemność cieplna będzie wyższa niż w stanie suchym. Gleba gliniasta będzie miała większą pojemność cieplną niż gleba piaszczysta, ponieważ zawiera mniej powietrza.
Przewodność cieplna
Jest to zdolność gleby do przewodzenia ciepła z górnych warstw, gdzie temperatura jest wyższa, do niższych, zimniejszych. Przenikanie ciepła odbywa się poprzez fazę stałą i ciekłą gleby i mierzone jest ilością ciepła wyrażoną w kaloriach. Przewodność cieplną gleby mierzy się ilością ciepła przechodzącą przez sześcian. cm gleby w ciągu 1 s.
Reżim termiczny gleby i jego rodzaje
Różne strefy klimatyczne mają różne reżimy termiczne. Na podstawie dwóch wskaźników - średniej rocznej temperatury i charakteru zamarzania - wszystkie gleby dzielą się na 4 typy.
Wieczna zmarzlina
Ten reżim termiczny występuje w glebach znajdujących się w strefie wiecznej zmarzliny. W ciepłym okresie rocznym gleba topnieje, a zimą całkowicie zamarza.Temperatury na głębokości 20 cm i średnie roczne temperatury są poniżej zera.
Długie sezonowe zamrażanie
Latem gleba rozmarza, zimą zamarza głęboko, do głębokości co najmniej 1 m. Czas zamarzania wynosi co najmniej 5 miesięcy w roku. Średnioroczna temperatura gruntu jest powyżej zera, ale w styczniu na głębokości 20 cm jest poniżej zera.
Sezonowo zamarza
Zimą zamarza płytko, a w ciepłych okresach topnieje. Czas zamrażania jest bardzo zróżnicowany - od kilku dni do 5 miesięcy. Zimno może przenikać na głębokość nie większą niż 2 m. Średnia roczna temperatura gruntu jest powyżej zera, ale w styczniu na głębokości 20 cm jest poniżej zera.
Płyn przeciw zamarzaniu
Gleby nie zamarzają nawet zimą. Temperatura jest zawsze dodatnia, zarówno na głębokości 20 cm, jak i w średniej rocznej temperaturze.
Reżim termiczny gleby określa intensywność i kierunek procesów glebotwórczych. Długość okresu wegetacyjnego, skład gatunkowy i produktywność roślinności, liczba mikroorganizmów i intensywność ich pracy, która wpływa na szybkość tworzenia się próchnicy, objętość materii organicznej i intensywność reakcji chemicznych, zależą od cechy reżimu.
