Суточный и годовой ход температуры почв. Температура земной поверхности Закономерности распространения тепла в почве
Суточный и годовой ход температуры почвы - это измерение температуры в течение суток или года: днем почва нагревается, ночью охлаждается, минимальную температуру имеет при ясной погоде перед восходом солнца, а максимальную около 13 ч, затем температура начинает снижаться. На амплитуду (разность между. максимумом и минимумом температуры) влияют:
время года (летом амплитуда наибольшая);
географическая широта (амплитуда уменьшается от тропиков к полюсам);
рельеф (южные склоны нагреваются сильнее северных);
растительный и снежный покров снижают амплитуду;
рыхлые почвы имеют большую амплитуду, чем плотные;
темные почвы нагреваются сильнее светлых, поэтому амплитуда температуры темных почв выше, чем светлых;
сухие почвы нагреваются сильнее влажных;
при облачной погоде амплитуда снижается.
Годовой ход температуры поверхности почвы определяется в основном приходом солнечного тепла в течение года. В умеренных широтах северного полушария максимум среднемесячной температуры наблюдается в июле, минимум - в январе-феврале. На амплитуду годового хода температуры в основном влияют те же факторы, что и на амплитуду суточного хода температур, но амплитуда годового хода температур возрастает с увеличением широты. Слой почвы, в котором наблюдается суточный и годовой ход температур, называют активным слоем.
Закономерности распространения тепла в почве подчиняются законам Фурье.
1. Независимо от типа почвы период колебаний не изменяется с глубиной, то есть интервал на всех глубинах между максимумами и минимумами в суточном ходе температуры 24 ч, в годовом - 12 мес.
2. Возрастание глубины в арифметической прогрессии приводит к уменьшению амплитуды температуры в геометрической прогрессии. Так, на поверхности суточная амплитуда равна 30 °С, на глубине 20 см - 5, на глубине 40 см - 1 °С, с глубины 70 см начинается слой постоянной суточной температуры. Амплитуда годовых колебаний температуры уменьшается с глубиной по тому же закону. Постоянную температуру в средних широтах наблюдают на глубине 15...20см.
3. Сроки наступления максимальных и минимальных температур как в суточном, так и в годовом ходе запаздывают с глубиной пропорционально ее увеличению; суточные - на 2,5...3,5 ч на каждые 10 см глубины, годовые - на 20...30сут на каждый метр глубины.
Рис. 4.3. Изоплеты годового хода температуры почвы в Москве на оголенном участке (а) и под травяным покровом (б)
Изменения температуры в почве с глубиной в течение суток или года можно представить в виде графика изоплет (рис. 4.3). Нанеся средние значения температуры на разных глубинах для конкретного пункта наблюдений в различные месяцы (часы), плавно проводят изолинии (изоплеты), соединяющие точки с равными температурами.
Контрольные вопросы и задания
1. Перечислите процессы нагревания и охлаждения почвы. 2. При каких условиях тепло идет в глубь почвы (тип инсоляции), а при каких поток тепла направлен из глубины к поверхности (тип излучения)? 3. Опишите приборы и методы измерения температуры почвы и грунта. 4. Что влияет на амплитуду суточного хода температуры почвы? 5. Что такое график изоплет?
Суточный и годовой ход температуры поверхности почвы
| Наименование параметра | Значение |
| Тема статьи: | Суточный и годовой ход температуры поверхности почвы |
| Рубрика (тематическая категория) | География |
Изменение температуры поверхности почвы в течение суток называется суточным ходом. Суточный ход поверхности почвы в среднем за много дней представляет собой периодические колебания с одним максимумом и одним минимумом.
Минимум наблюдается перед восходом солнца, когда радиационный баланс отрицателен, а нерадиационный обмен теплом между поверхностью и прилегающими к ней слоями почвы и воздуха незначителен.
С восходом солнца температура поверхности почвы растет и достигает максимума около 13 часов. Далее начинается её понижение, хотя радиационный баланс ещё остается положительным. Объясняется это тем, что после 13 часов возрастает отдача тепла поверхностью почвы в воздух путем турбулентности и за счёт испарения.
Разность между максимальной и минимальной температурой почвы за сутки называется амплитудой суточного хода. На нее влияет ряд факторов˸
1.Время года. Летом амплитуда наибольшая, а зимой наименьшая;
2.Широта места. Поскольку амплитуда связана с высотой солнца, то она уменьшается с увеличением широты места;
3. Облачность. В пасмурную погоду амплитуда меньше;
4. Теплоемкость и теплопроводность почвы. Амплитуда находится в обратной зависимости от теплоемкости почвы. Например, гранитная скала обладает хорошей теплопроводностью и в ней нагревание хорошо передается вглубь. В результате амплитуда суточных колебаний поверхности гранита невелика. Песчаная почва обладает меньшей теплопроводностью, чем гранит, поэтому амплитуда хода температуры песчаной поверхности примерно в 1,5 раза больше, чем гранитной;
5. Цвет почвы. Амплитуда темных почв значительно больше, чем светлых, так как способность поглощения и излучения у темных почв больше;
6. Растительный и снежный покров. Растительный покров уменьшает амплитуду, так как он препятствует нагреванию почвы солнечными лучами. Не очень большая амплитуда и при снежном покрове, так как из-за большого альбедо поверхность снега нагревается мало;
7. Экспозиция склонов. Южные склоны холмов нагреваются сильнее, чем северные, а западных больше, чем восточных, отсюда и амплитуда южных и западных поверхностей холмов значительнее.
Годовой ход температуры поверхности почвы
Годовой ход, как и суточный, связан с приходом и расходом тепла и определяется главным образом радиационными факторами. Удобнее всего проследить за данным ходом по среднемесячным значениям температуры почвы.
В северном полушарии максимальные среднемесячные температуры поверхности почвы наблюдаются в июле-августе, а минимальные – в январе-феврале.
Разность между наибольшей и наименьшей среднемесячными температурами за год называется амплитудой годового хода температуры почвы. Она в наибольшей степени зависит от широты места˸ в полярных широтах амплитуда наибольшая.
Суточные и годовые колебания температуры поверхности почвы постепенно распространяются в более глубокие её слои. Слой почвы или воды, температура которого испытывает суточные и годовые колебания, называется активным.
Распространение температурных колебаний в глубь почвы описывается тремя законами Фурье˸
Суточный и годовой ход температуры поверхности почвы - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Суточный и годовой ход температуры поверхности почвы" 2015, 2017-2018.
Температура на поверхности почвы имеет суточный ход. Минимум ее наблюдается примерно через полчаса после восхода солнца. К этому времени радиационный баланс поверхности почвы становится равным нулю – отдача тепла из верхнего слоя почвы эффективным излучением уравновешивается возросшим притоком суммарной радиации. Нерадиационный обмен тепла в это время незначителен.
Затем температура на поверхности почвы растет до 13–14 ч и достигает максимума в суточном ходе. После этого начинается падение температуры. Радиационный баланс в послеполуденные часы и до вечера остается положительным. Однако отдача тепла в дневные часы из верхнего слоя почвы в атмосферу происходит не только путем эффективного излучения, но и путем возросшей теплопроводности, а также увеличившегося испарения воды. Продолжается и передача тепла в глубь почвы. Эти потери тепла оказываются значительно большими, чем радиационный приток, поэтому температура на поверхности почвы падает с 13–14 ч до утреннего минимума.
Разность между суточным максимумом и суточным минимумом температуры называется суточной амплитудой температуры.
В Московской области, по данным С.П. Хромова и М.А. Петросянца (2004), в зимние месяцы многолетняя средняя суточная амплитуда температуры на поверхности почвы (снега) 5–10°С, в летние – 10–20°С. В отдельные дни суточные амплитуды могут быть и выше и ниже многолетних средних значений в зависимости от ряда факторов, прежде всего от облачности. В безоблачную погоду велика солнечная радиация днем и также велико эффективное излучение ночью. Поэтому суточный (дневной) максимум особенно высок, а суточный (ночной) минимум низок и, следовательно, велика суточная амплитуда. В облачную погоду дневной максимум понижен, ночной минимум повышен и меньше суточная амплитуда.
Температура поверхности почвы, конечно, меняется и в годовом ходе. В тропических широтах ее годовая амплитуда (разность многолетних средних температур самого теплого и самого холодного месяцев года) небольшая и растет с широтой. В Северном полушарии на широте 10° она около 3°С, на широте 30° около 10°С, на широте 50 о в среднем около 25°С.
Во внетропических широтах непериодические изменения температуры воздуха настолько часты и значительны, что суточный ход температуры отчетливо проявляется лишь в периоды относительно устойчивой малооблачной антициклонической погоды. В остальное время он затушевывается непериодическими изменениями, которые могут быть очень интенсивными. Например, похоло-дания зимой, когда температура в любое время суток может упасть (в континентальных условиях) на 10–20°С в течение одного часа.
В тропических широтах непериодические изменения температуры менее значительны и не так сильно нарушают суточный ход температуры.
Непериодические изменения температуры связаны главным образом с адвекцией воздушных масс из других районов Земли. Особенно значительные похолодания (иногда называемые волнами холода) происходят в умеренных широтах в связи с вторжениями холодных воздушных масс из Арктики и Антарктиды. В Европе сильные зимние похолодания бывают также при проникновении холодных воздушных масс с востока, а в Западной Европе – с европейской территории России. Холодные воздушные массы иногда проникают в Средиземноморский бассейн и даже достигают Северной Африки и Передней Азии. Но чаще они задерживаются перед горными хребтами Европы, расположенными в широтном направлении, особенно перед Альпами и Кавказом. Поэтому климатические условия Средиземноморского бассейна и Закавказья значительно отличаются от условий близких, но более северных районов.
В Азии холодный воздух свободно проникает до горных хребтов, ограничивающих с юга и востока территорию среднеазиатских республик, поэтому зимы на Туранской низменности достаточно холодны. Но такие горные массивы, как Памир, Тянь-Шань, Алтай, Тибетское нагорье, не говоря уже о Гималаях, являются препятствиями для дальнейшего проникновения холодных воздушных масс к югу. В редких случаях значительные адвективные похолодания наблюдаются, однако, и в Индии: в Пенджабе в среднем на 8–9°С, а в марте 1911 г. температура упала на 20°С. Холодные массы при этом обтекают горные массивы с запада. Легче и чаще холодный воздух проникает на юго-восток Азии, не встречая по пути значительных преград (С.П. Хромов и М.А. Петросянц).
В Северной Америке нет горных хребтов, проходящих в широтном направлении. Поэтому холодные массы арктического воздуха могут беспрепятственно распространяться до Флориды и Мексиканского залива.
Над океанами вторжения холодных воздушных масс могут глубоко проникать в тропики. Конечно, холодный воздух постепенно прогревается над теплой водой, но все же он может вызывать заметные понижения температуры.
Вторжения морского воздуха из средних широт Атлантического океана в Европу создают потепления зимой и похолодания летом. Чем дальше в глубь Евразии, тем меньше становится повторяемость атлантических воздушных масс и тем больше меняются над материком их перво-начальные свойства. Но все же влияние вторжений с Атлантики на климат можно проследить вплоть до Среднесибирского плоскогорья и Средней Азии.
Тропический воздух вторгается в Европу и зимой, и летом из Северной Африки и из низких широт Атлантики. Летом воздушные массы, близкие по температуре к воздушным массам тропиков и поэтому также называемые тропическим воздухом, формируются на юге Европы или приходят в Европу из Казахстана и Средней Азии. На Азиатской территории России летом наблюдаются вторжения тропического воздуха из Монголии, Северного Китая, из южных районов Казахстана и из пустынь Средней Азии.
В отдельных случаях сильные повышения температуры (до +30°С) при летних вторжениях тропического воздуха распространяются до Крайнего Севера России.
В Северную Америку тропический воздух вторгается как с Тихого, так и с Атлантического океана, особенно с Мексиканского залива. На самом материке массы тропического воздуха формируются над Мексикой и югом США.
Даже в области Северного полюса температура воздуха зимой иногда повышается до нуля в результате адвекции из умеренных широт, причем потепление можно проследить во всей тропосфере.
| Оглавление |
|---|
| Климатология и метеорология |
| ДИДАКТИЧЕСКИЙ ПЛАН |
| Метеорология и климатология |
| Атмосфера, погода, климат |
| Метеорологические наблюдения |
| Применение карт |
| Метеорологическая служба и Всемирная Метеорологическая Организация (ВМО) |
| Климатообразующие процессы |
| Астрономические факторы |
| Геофизические факторы |
| Метеорологические факторы |
| О солнечной радиации |
| Тепловое и лучистое равновесие Земли |
| Прямая солнечная радиация |
| Изменения солнечной радиации в атмосфере и на земной поверхности |
| Явления, связанные с рассеянием радиации |
| Суммарная радиация, отражение солнечной радиации, поглощенная радиация, ФАР, альбедо Земли |
| Излучение земной поверхности |
| Встречное излучение или противоизлучение |
| Радиационный баланс земной поверхности |
| Географическое распределение радиационного баланса |
| Атмосферное давление и барическое поле |
| Барические системы |
| Колебания давления |
| Ускорение воздуха под действием барического градиента |
| Отклоняющая сила вращения Земли |
| Геострофический и градиентный ветер |
| Барический закон ветра |
| Фронты в атмосфере |
| Тепловой режим атмосферы |
| Тепловой баланс земной поверхности |
| Суточный и годовой ход температуры на поверхности почвы |
| Температуры воздушных масс |
| Годовая амплитуда температуры воздуха |
| Континентальность климата |
| Облачность и осадки |
| Испарение и насыщение |
| Влажность |
| Географическое распределение влажности воздуха |
| Конденсация в атмосфере |
| Облака |
| Международная классификация облаков |
| Облачность, ее суточный и годовой ход |
| Осадки, выпадающие из облаков (классификация осадков) |
| Характеристика режима осадков |
| Годовой ход осадков |
| Климатическое значение снежного покрова |
| Химия атмосферы |
| Химический состав атмосферы Земли |
| Химический состав облаков |
| Химический состав осадков |
| Кислотность осадков |
Изменение температуры поверхности почвы в течение суток называется суточным ходом. Суточный ход поверхности почвы в среднем за много дней представляет собой периодические колебания с одним максимумом и одним минимумом.
Минимум наблюдается перед восходом солнца, когда радиационный баланс отрицателен, а нерадиационный обмен теплом между поверхностью и прилегающими к ней слоями почвы и воздуха незначителен.
С восходом солнца температура поверхности почвы растет и достигает максимума около 13 часов. Затем начинается ее понижение, хотя радиационный баланс еще остается положительным. Объясняется это тем, что после 13 часов возрастает отдача тепла поверхностью почвы в воздух путем турбулентности и за счет испарения.
Разность между максимальной и минимальной температурой почвы за сутки называется амплитудой суточного хода. На нее влияет ряд факторов:
1.Время года. Летом амплитуда наибольшая, а зимой наименьшая;
2.Широта места. Поскольку амплитуда связана с высотой солнца, то она уменьшается с увеличением широты места;
3. Облачность. В пасмурную погоду амплитуда меньше;
4. Теплоемкость и теплопроводность почвы. Амплитуда находится в обратной зависимости от теплоемкости почвы. Например, гранитная скала обладает хорошей теплопроводностью и в ней нагревание хорошо передается вглубь. В результате амплитуда суточных колебаний поверхности гранита невелика. Песчаная почва обладает меньшей теплопроводностью, чем гранит, поэтому амплитуда хода температуры песчаной поверхности примерно в 1,5 раза больше, чем гранитной;
5. Цвет почвы. Амплитуда темных почв значительно больше, чем светлых, так как способность поглощения и излучения у темных почв больше;
6. Растительный и снежный покров. Растительный покров уменьшает амплитуду, так как он препятствует нагреванию почвы солнечными лучами. Не очень большая амплитуда и при снежном покрове, так как из-за большого альбедо поверхность снега нагревается мало;
7. Экспозиция склонов. Южные склоны холмов нагреваются сильнее, чем северные, а западных больше, чем восточных, отсюда и амплитуда южных и западных поверхностей холмов значительнее.
Годовой ход температуры поверхности почвы
Годовой ход, как и суточный, связан с приходом и расходом тепла и определяется главным образом радиационными факторами. Удобнее всего проследить за данным ходом по среднемесячным значениям температуры почвы.
В северном полушарии максимальные среднемесячные температуры поверхности почвы наблюдаются в июле-августе, а минимальные – в январе-феврале.
Разность между наибольшей и наименьшей среднемесячными температурами за год называется амплитудой годового хода температуры почвы. Она в наибольшей степени зависит от широты места: в полярных широтах амплитуда наибольшая.
Суточные и годовые колебания температуры поверхности почвы постепенно распространяются в более глубокие ее слои. Слой почвы или воды, температура которого испытывает суточные и годовые колебания, называется активным.
Распространение температурных колебаний в глубь почвы описывается тремя законами Фурье:
Первый из них гласит, что период колебаний с глубиной не изменяется;
Второй говорит о том, что амплитуда колебаний температуры почвы с глубиной уменьшается в геометрической прогрессии;
Третий закон Фурье устанавливает, что максимальные и минимальные температуры на глубинах наступают позднее, чем на поверхности почвы, причем запаздывание прямо пропорционально глубине.
Слой почвы, в котором температура остается неизменной в течение суток называется слоем постоянной суточной температуры (ниже 70 - 100 см). Слой почвы, в котором температура почвы остается неизменной в течение года, называется слоем постоянной годовой температуры . Этот слой начинается с глубины 15-30 м.
В высоких и умеренных широтах встречаются обширные области, где слои почвы остаются мерзлыми в течение многих лет, не оттаивая летом. Эти слои называются вечной мерзлотой.
Вечная мерзлота может залегать как непрерывным слоем, так и в виде отдельных слоев, перемежаясь талой почвой. Мощность слоя вечной мерзлоты колеблется от 1-2 м до нескольких сотен м. Например, в Якутии мощность вечной мерзлоты составляет 145 м, в Забайкалье – около 70 м.
Нагревание и охлаждение водоемов
Поверхностный слой воды, как и почвы, хорошо поглощает инфракрасную радиацию: условия ее поглощения и отражения водой и почвой отличаются мало. Другое дело – коротковолновая радиация.
Вода, в отличие от почвы, представляет для нее прозрачное тело. Поэтому радиационное нагревание воды происходит в ее толще.
Существенные различия теплового режима воды и почвы вызываются следующими причинами:
Теплоемкость воды в 3-4 раза больше теплопроводности почвы. При одинаковом приходе или расходе тепла температура воды изменяется меньше;
Частицы воды обладают большей подвижностью, поэтому в водоемах передача тепла внутрь происходит не путем молекулярной теплопроводности, а за счет турбулентности. Охлаждение воды ночью и в холодное время года происходит быстрее, чем нагревание ее днем и летом, и амплитуды суточных колебаний температуры воды, также как и годовые, малы.
Глубина проникновения годовых колебаний в водоемы составляет 200 - 400 м.
Лекция 4
ТЕМПЕРАТУРНЫЙ РЕЖИМ ПОЧВЫ
Лучистая энергия в деятельном слое преобразуется в тепловую. При положительном радиационном балансе (днем, летом) часть этого тепла затрачивается на нагревание деятельного слоя, часть - на нагревание приземного воздуха, растений, а часть - на испарение воды с почвы и растений. Когда радиационный баланс отрицательный (ночью, зимой), затраты тепла, связанные с эффективным излучением деятельной поверхности, компенсируются приходом тепла из деятельного слоя, от воздуха, часть тепла выделяется при конденсации (сублимации) водяного пара на деятельной поверхности. Этот приход и расход энергии на деятельной поверхности выражаются уравнением теплового баланса:
В=А+Р+LЕ
где В - радиационный баланс деятельной поверхности; А - поток тепла между деятельной поверхностью и нижележащими слоями; Р - поток тепла между поверхностью и приземным слоем воздуха; LЕ - поток тепла, связанный с фазовыми преобразованиями воды (испарение - конденсация).
Другие составляющие теплового баланса земной поверхности (потоки тепла от энергии ветра, приливов, от выпадающих осадков, расход энергии на фотосинтез и др.) значительно меньше указанных ранее членов баланса, поэтому их можно не принимать во внимание.
Смысл уравнения заключается в уравновешивании радиационного баланса земной поверхности нерадиационной передачей тепла.
Суточный и годовой ход температуры поверхности почвы
Из того, что тепловой баланс земной поверхности равен нулю, не следует, что температура поверхности не меняется. Когда передача тепла направлена вниз (+А), то значительная часть тепла, приходящая к поверхности сверху, остается в деятельном слое. Температура этого слоя, а следовательно, и деятельной поверхности при этом возрастают. Напротив, при передаче тепла через земную поверхность снизу вверх (-А) тепло в атмосферу уходит прежде всего из деятельного слоя, вследствие чего температура поверхности понижается.
Дневное нагревание и ночное охлаждение поверхности почвы вызывают суточные колебания ее температуры. Суточный ход температуры имеет обычно по одному максимуму и минимуму. Минимум температуры поверхности почвы при ясной погоде наблюдается перед восходом Солнца, когда радиационный баланс еще отрицателен, а обмен теплом между воздухом и почвой незначителен. С восходом Солнца, по мере увеличения радиационного баланса, температура поверхности почвы возрастает. Максимум температуры наблюдается около 13 ч, затем температура начинает понижаться.
В отдельные дни указанный суточный ход температуры почвы нарушается под влиянием облачности, осадков и других факторов. При этом максимум и минимум могут смещаться на другое время.
Разность между максимумом и минимумом в суточном или годовом ходе называется амплитудой хода температуры .
На амплитуду суточного хода температуры поверхности почвы влияют следующие факторы:
время года : летом амплитуда наибольшая, зимой - наименьшая;
географическая широта : амплитуда связана с полуденной высотой Солнца, которая возрастает в направлении от полюса к экватору, поэтому в полярных районах амплитуда незначительна, а в тропических пустынях, где к тому же велико эффективное излучение, она достигает 50...60 0С;
рельеф местности : по сравнению с равниной южные склоны нагреваются сильнее, северные - слабее, а западные - несколько сильнее восточных, соответственно изменяется и амплитуда;
растительный и снежный покров : амплитуда суточного хода под этими покровами меньше, чем при их отсутствии, так как они уменьшают нагрев и охлаждение поверхности почвы;
цвет почвы : амплитуда суточного хода температуры поверхности темных почв больше, чем светлых, поскольку поглощение и излучение радиации у первых больше, чем у вторых;
состояние поверхности : рыхлые почвы имеют большую амплитуду, чем плотные; в плотных почвах поглощенное тепло распространяется вглубь, а в рыхлых остается в верхнем слое, поэтому последние больше нагреваются;
влажность почвы : на поверхности влажных почв амплитуда меньше, чем на поверхности сухих; во влажных почвах поглощенное тепло, как и в плотных почвах, распространяется вглубь, а часть тепла затрачивается на испарение, вследствие этого они меньше нагреваются, чем сухие;
облачность : в пасмурную погоду амплитуда значительно меньше, чем в ясную, так как облачность уменьшает дневной прогрев и ночное охлаждение деятельной поверхности.
Годовой ход температуры поверхности почвы определяется различным приходом солнечной радиации в течение года.
Наименьшие температуры на поверхности почвы обычно наблюдаются в январе - феврале, наибольшие - в июле или августе.
На амплитуду годового хода температуры поверхности почвы влияют те же факторы, что и на амплитуду суточного хода, за исключением широты места. Амплитуда годового хода в отличие от суточного возрастает с увеличением широты.
Теплофизические характеристики почвы
Между поверхностью почвы и ее нижележащими слоями происходит непрерывный обмен теплом. Передача тепла в почву осуществляется главным образом за счет молекулярной теплопроводности.
Нагревание и охлаждение почвы в основном зависят от ее теплофизических характеристик: теплоемкости и теплопроводности.
Теплоемкость - количество тепла, необходимое для повышения температуры почвы на 1 °С. Различают удельную и объемную теплоемкость.
Удельной теплоемкостью (С уд ) называют количество тепла, необходимое для нагревания 1 кг почвы на 1 °С.
Объемной теплоемкостью (С об ) называют количество тепла, необходимое для нагревания 1 м3 почвы на 1° С.
Способность почвы передавать тепло от слоя к слою называют теплопроводностью .
Мерой теплопроводности почвы служит коэффициент теплопроводности , который численно равен количеству тепла, Дж, проходящего за 1 с через основание столба почвы сечением 1 м² и высотой 1 м.
Коэффициент теплопроводности почвы зависит главным образом от соотношения содержания в ней воздуха и воды .
Теплофизические характеристики почвы также зависят от её плотности . С уменьшением плотности теплоемкость и теплопроводность сухих почв снижаются. Поэтому разрыхленные почвы в пахотном слое днем теплее, чем плотные, а ночью холоднее. Кроме того, разрыхленная почва имеет большую удельную поверхность, чем плотная, и поэтому днем поглощает больше радиации, а ночью интенсивнее излучает тепло.
Измерение температуры и глубины промерзания почвы
Для измерения температуры почвы применяют жидкостные (ртутные, спиртовые, толуоловые), термоэлектрические, электротермометры сопротивления и деформационные термометры.
Срочный термометр ТМ-3, ртутный, используют для измерения температуры поверхности почвы в данный момент (срок).
Максимальный термометр ТМ-1, ртутный, служит для измерения наивысшей температуры поверхности за период между сроками наблюдений.
Максимальный термометр отличается от срочного тем, что в канал капилляра непосредственно около резервуара входит тонкий штифтик, впаянный в дно резервуара. В результате этого в месте сужения происходит разрыв ртути, и таким образом фиксируется максимальное значение температуры за данный промежуток времени.
Минимальный термометр ТМ-2, спиртовой, применяют для измерения самой низкой температуры поверхности почвы за период между сроками наблюдений. Особенность устройства этого термометра заключается в том, что внутрь капилляра закладывается маленький из темного стекла штифтик. При понижении температуры поверхностная пленка мениска движется в сторону резервуара и перемещает за собой штифтик. При повышении температуры спирт, расширяясь, свободно обтекает штифтик. Последний остается на месте, указывая удаленным от резервуара концом минимальную температуру между сроками наблюдений.
Коленчатые термометры (Савинова) ТМ-5, ртутные, предназначены для измерения температуры почвы в теплый период на глубинах 5, 10, 15 и 20 см.
Термометр-щуп АМ-6, толуоловый, используют для походных измерений температуры почвы на глубинах 3...40 см.
Транзисторный электротермометр ТЭТ-2 применяют для измерения температуры пахотного слоя в теплый период. Им можно измерять и температуру в буртах корнеплодов, картофеля, в зерновой массе в засеках.
Трость агронома ПИТТ-1 предназначена для измерения температуры пахотного слоя и замера глубины вспашки. Принцип его действия основан на измерении омического сопротивления в зависимости от температуры.
Вытяжные термометры ТПВ-50, ртутные, предназначены для измерений температуры почвы на глубинах 20...320 см в течение года. Их можно также использовать в хозяйствах для измерения температуры в буртах, силосных ямах и т. п.
В последнее время получили развитие методы бесконтактного определения температуры поверхности почвы со спутников, самолетов и вертолетов, позволяющие получать осредненные значения температуры для значительных участков земной поверхности.
Мерзлотомер АМ-21 применяют для измерения глубины промерзания почвы. Этот прибор состоит из эбонитовой трубки, на верхней части которой нанесены деления в сантиметрах для определения высоты снежного покрова. В эту трубку помещают резиновую трубку с делениями через 1 см, заполненную дистиллированной водой.
Температуру по Международной практической шкале измеряют в градусах Цельсия (°С). Градус по этой шкале составляет 1/100 интервала между точками таяния льда (0 °С) и кипения воды (100 °С).
Значение температуры почвы для растений
Одним из важнейших факторов жизни растения является температура почвы. Прорастание семян, развитие корневой системы, жизнедеятельность почвенной микрофлоры, усвоение корнями продуктов минерального питания и др. в большой степени зависят от температуры почвы. С повышением температуры почвы все эти процессы активизируются. Значительное понижение температуры почвы приводит к гибели посевов озимых зерновых культур, многолетних трав и плодовых деревьев.
Семена большинства сельскохозяйственных культур в средней полосе прорастают при температуре 3...5 °С, а такие, как рис, хлопчатник и др., требуют значительно более высоких температур - 13...15 °С.
С повышением температуры почвы до оптимальной скорость прорастания семян возрастает, что обусловливает сокращение продолжительности периода от посева до появления всходов.
Температурный режим почвы непосредственно влияет на скорость роста корневой системы. При пониженных и повышенных температурах показатели роста ухудшаются.
После появления всходов температура почвы не теряет своего значения для растений. Они лучше растут и развиваются, если их корни находятся в среде с несколько пониженной (на 5...10 °С) температурой по сравнению с надземными органами.
Температура почвы оказывает большое влияние на жизнедеятельность микроорганизмов и, следовательно, на обеспеченность растений элементами минерального питания, скорость разложения органического вещества, синтез гуминовых веществ и т. д.
Температурный режим определяет накопление подвижных питательных веществ в почве. Воздействуя на скорость движения воды и растворимых солей, температура влияет на темпы поступления питательных веществ в растения из почвы и внесенных удобрений. При невысоких температурах (8...10 °С) снижается, например, поступление в корни и передвижение из корней в надземные органы азота, ослабляется его расход на образование органических азотных соединений. При более низких температурах (5...6 °С и ниже) поглощение корнями азота и фосфора резко уменьшается. Снижается при этом и поглощение калия.
Тесно связаны с температурным режимом почвы также распространение и вредоносность болезней и вредителей сельскохозяйственных растений. У ряда теплолюбивых культур (кукуруза, хлопчатник) болезни проростков и повреждение семян плесенью проявляются при низких температурах (в холодные вёсны), когда термические условия неблагоприятны для растений.
Вредители растений, личинки которых находятся в почве, в зависимости от температуры могут принести больший или меньший вред.