Кучерявий В.П. Екологія - Тепловий режим грунту

Скачати повну версію книжки (з малюнками, картами, схемами і таблицями) одним файлом Скачати підручник Екологія

3.4.6. Тепловий режим грунту

Тепловий режим ґрунту, який являє собою сукупність явищ надходження, переносу, акумуляції і віддачі тепла, належить до важливих екологічних факторів. Разом з водним режимом він визначає динаміку ґрунтоутворювальних процесів, інтенсивності хімічних, фізико-хімічних, біохімічних і біологічних процесів.
Температура ґрунту залежить від температури повітря та від характеру самого ґрунту. Головним джерелом тепла є сонячна енергія. Незначна кількість тепла надходить до ґрунту із глибинних шарів Землі, а також утворюється внаслідок розкладу органічних речовин (перегною, рослинних решток, побутових міських відходів).
Завдяки власній теплопровідності температурний режим ґрунту характеризується значною стабільністю. До теплових властивостей ґрунту належать: теплопоглинальна здатність, теплоємність і теплопровідність.
Теплопоглинальна здатність ґрунту характеризує його можливості поглинати і відбивати сонячну енергію. Цей показник називають альбедо, тобто кількість короткохвильової сонячної радіації, відбитої поверхнею ґрунту, що виражається у відсотках загальної сонячної радіації, яка досягає поверхні Землі. Наприклад, альбедо чорнозему становить 8-14%, сірозему – 10-25, глини – 16-23, піску – 34-40, пшениці – 10-25, трави зеленої – 26, трави висохлої – 19, бадилля картоплі – 19%. Отже, темні, багаті на гумус чорноземи поглинають більше сонячної радіації, ніж сіроземи.
Важливою особливістю ґрунтів є їх теплоємність (тобто здатність поглинати тепло), яка характеризується кількістю тепла в калоріях, необхідних для нагрівання одиниці маси 1 г, або об'єму 1 см куб на 1°С. Розрізняють масову (або питому) і об'ємну теплоємність ґрунтів. Наприклад, для піску кварцового вагова теплоємність становить 0,16, а об'ємна – 0,517, для глини – відповідно 0,233 і 0,577, для торфу – 0,477 і 0,611, для води – 1,00 і 1,00.
Оскільки вода має більшу теплоємність, ніж компоненти ґрунту, то для підвищення температури вологого ґрунту потрібно більше сонячної енергії, ніж для сухого. Тому сухі піщані і супіщані ґрунти швидше нагріваються і швидше охолоджуються. Глинисті ґрунти, які відрізняються більшою теплоємністю, у вологому стані навесні повільніше нагріваються, а восени довше тримають тепло.
Ґрунти здатні проводити тепло, тобто характеризуються теплопровідністю, яка вимірюється кількістю тепла в калоріях, що проходить в 1 с через 1 см кв шару ґрунту завтовшки 1 см. У ґрунтах тепло проходить через різні структури – мінеральну і органічну фазу, повітря і воду, однак кожна з цих структур відрізняється своєю теплопровідністю. Наприклад, для кварцу вона становить 0,0024, для торфу – 0,00027, для води – 0,00136, а для повітря всього 0,00006. У середньому теплопровідність мінеральної частини в 100 разів більша, ніж повітря, а води – в 28 разів. Тому чим вологіший ґрунт, тим більша його теплопровідність, а чим він пухкіший, тим тепліший.
Як бачимо, основним показником теплового режиму є температура ґрунту, яка визначається надходженням сонячної енергії і тепловими властивостями самого ґрунту. Крім клімату і властивостей ґрунту вона залежить від рельєфу (долина і плакор, південний чи північний схил), рослинного і снігового покриву, механічного складу і забарвлення. Для температури ґрунту характерна добова і річна періодичність. Максимальна температура поверхні ґрунту спостерігається близько 13 год, мінімальна – перед сходом сонця. Вдень поверхня ґрунту нагрівається, а її температура з глибиною зменшується; вночі спостерігаємо зворотний процес: різке охолодження, яке з глибиною зменшується. В річному ході температури вирізняються два періоди: літній (нагрівальний) з потоком тепла від верхніх шарів до нижніх і зимовий (охолоджуючий) з потоком тепла від нижніх до верхніх шарів.

Таблиця 3.6. Температурні вертикальні градієнти середовища (ТВГС) насаджень різних еколого-фітоценотичних поясів м. Львова (13–14 год, заміри на висоті 1,5 м і на глибині ґрунту 5 см) (доступно при скачуванні повної версії книжки)

Влітку температура ґрунту нижча, ніж повітря, зимою – вища. Денні коливання температури повітря проявляються на глибині їм, але вони там незначні. В Середній Європі добові коливання на глибині 15 см навіть в найспекотніший місяць літа не перевищують 6°С, а на глибині 30 см – 2°С.
Стабільний температурний режим надзвичайно важливий для мешканців ґрунту, тому що сильні його коливання, як правило, для них є несприятливими. Температурні особливості різних горизонтів ґрунту примушують ґрунтових тварин переміщатись з одного горизонту в інший, створюючи для них небезпечні умови. Наприклад, личинки мармурового хруща зиму проводять на глибині близько 50 см, а навесні, в міру підвищення температури, піднімаються все вище і вище і в кінці квітня концентруються на глибині 10 см. Тут личинки проводять літо, чим користуються лисиці, їжаки, борсуки, які полюють на них, поїдаючи їх у величезній кількості.
Давнє уявлення, що мікроклімат – це лише властивості приземного шару повітря, а зона існування коріння є галуззю ґрунтознавства, не сприяло зародженню у біологів думки про можливість різної пристосованості надземних і підземних органів рослин до температури. Ближче усіх до цієї комплексної проблеми підійшов С.І.Радченко, який розробив еколого-фізіологічні основи вчення про температурні (горизонтальні і вертикальні) градієнти середовища і рослини.
Вивчення температурних градієнтів насаджень м. Львова у чотирьох еколого-фітоценотичних поясах міста (приміський ліс – І ЕФП, парк – II ЕФП, сквер – III ЕФП, вуличні насадження – IV ЕФП) свідчить, що їх зміна протягом встановленого періоду відбувалася відповідно до зміни температури повітря (табл. 3.6).
Однак якщо в умовах приміського лісу (І ЕФП) зміни відбуваються плавно в межах від'ємного знака (температура ґрунту нижча температури повітря), то останній у вуличних насадженнях на початку літа різко піднімається, переходячи в позитивний (температура ґрунту вища за температуру повітря), а все літо і до початку осені не опускається до від'ємного знака. Слід зазначити, що на глибині 20 см і понад І-III ЕФП від'ємний градієнт більший на 0,4-1,ГС, а в IV ЕФП та під кронами вуличних насаджень на цій глибині він стає від'ємним (2,5-3°С), що, згідно з твердженням С.І.Радченка, недостатньо для нормального перебігу фізіологічних процесів. Перегрів верхніх шарів ґрунту скверів і вуличних насаджень (III і IV ЕФП) веде до ксерофілізації і алкалізації ґрунтового середовища. Виявляється він у ході метаболічних процесів, веде до скорочення на 20-30 днів вегетації деревних і чагарникових порід і передчасного опадання листя.

◄ Грунтове повітря і повітряний режим грунтів

Зміст підручника "Кучерявий В.П.Екологія."

Екологічні особливості хімізму грунтів ►

Скачати повну версію книжки (з малюнками, картами, схемами і таблицями) одним файлом Скачати підручник Екологія

Загрузка...