Variația zilnică a temperaturii suprafeței solului. Variațiile zilnice și anuale ale temperaturii solului
În timpul zilei, suprafața solului pierde sau absoarbe în mod continuu căldură în diferite moduri. Prin suprafața pământului, căldura este transferată în sus (în atmosferă) și în jos (în sol). Suprafața solului primește radiații totale și contraradiații din atmosferă, iar căldura ajunge și prin conducere termică turbulentă. În același mod, suprafața pământului radiază căldură în atmosferă. Căldura primită este distribuită într-un strat superior subțire, care devine foarte fierbinte. La suprafața solului, temperatura scade rapid la eliberarea căldurii: căldura acumulată în stratul superior subțire îl părăsește rapid fără a fi completat de jos.
Fig. Nr. 1 Graficul variației zilnice a temperaturii suprafeței solului
Suma algebrică a tuturor intrărilor și ieșirilor de căldură de pe suprafața pământului ar trebui să fie egală cu zero, dar asta nu înseamnă că temperatura suprafeței solului nu se modifică. Dacă transferul de căldură este direcționat în jos, atunci căldura din atmosferă rămâne în stratul activ de sol, ceea ce duce la creșterea temperaturii acestuia. Când este transferată în atmosferă, căldura părăsește stratul activ, scăzând astfel temperatura acestuia.
Temperatura la suprafață în timpul zilei are maxima, care apare la 13-14 ore, și minimă, observată la jumătate de oră după răsăritul soarelui. În cazul nostru (Fig. Nr. 1) exact așa se întâmplă: cea mai scăzută temperatură a suprafeței de 19°C are loc la ora 6 a.m. - un timp aproximativ după răsăritul soarelui vara. În acest moment, transferul de căldură din stratul superior al solului prin radiația efectivă este echilibrat de afluxul crescut de radiație totală, în urma căruia echilibrul de radiații al suprafeței solului devine egal cu zero; iar bilanţul non-radiaţie este nesemnificativ. Apoi temperatura crește treptat la cea mai mare valoare la amiaza locală. Bilanțul de radiații rămâne pozitiv până seara, dar se poate observa că temperatura la suprafața solului scade. Acest lucru se datorează conductivității termice crescute și evaporării apei.
Temperaturile maxime la suprafața solului sunt de obicei mai ridicate decât în aer, deoarece în timpul zilei radiația solară încălzește solul, care apoi încălzește aerul. Acest lucru se poate observa în cazul studiat: temperatura maximă a suprafeței solului (49°C) este mai mare decât temperatura maximă a aerului (32,8°C) în aceeași zi. Minimele nocturne, dimpotrivă, sunt mai jos pe suprafața solului decât în aer, deoarece solul este mai întâi răcit prin radiație eficientă, iar aerul este răcit din acesta. Pe 19 august, temperatura minimă la suprafața solului a fost de 19°C, iar temperatura minimă a aerului a fost de 21,2°C.
Studiile au fost efectuate în luna august, astfel încât diferența dintre maxima zilnică și minimă zilnică - amplitudinea temperaturii zilnice - în cazul studiat este destul de mare (30°C). Radiația solară la suprafața pământului este mare în timpul zilei, iar radiația eficientă este observată noaptea. Prin urmare, judecând după amplitudinea mare, ziua a fost fără nori.
O suprafață încălzită direct de razele soarelui și care degajă căldură straturilor subiacente și aerului se numește suprafata activa. Temperatura suprafeței active, valoarea și modificările acesteia (variații zilnice și anuale) sunt determinate de bilanţul termic.
Valoarea maximă a aproape tuturor componentelor bilanţului termic este observată în jurul prânzului. Excepție este schimbul maxim de căldură în sol, care are loc dimineața. Amplitudinile maxime ale variației zilnice a componentelor bilanţului termic se observă vara, cele minime - iarna.
În variația diurnă a temperaturii unei suprafețe uscate și lipsite de vegetație într-o zi senină, maxima apare după 13 ore, iar cea minimă are loc în jurul momentului răsăritului. Înnorirea perturbă cursul corect al temperaturii suprafeței și provoacă o schimbare în momentele de maxim și minim. Temperatura de suprafață este influențată în mare măsură de umiditatea și acoperirea cu vegetație.
Temperaturile maxime de suprafață în timpul zilei pot fi de +80° sau mai mult (în sudul Rusiei +75°). Fluctuațiile zilnice ajung la 40°. Mărimea lor depinde de perioada anului, de înnorație, de proprietățile termice ale suprafeței, de culoarea acesteia, de rugozitatea, acoperirea cu vegetație și, de asemenea, de expunerea versanților.
Variația anuală a temperaturii stratului activ este diferită la diferite latitudini. Temperatura maximă la suprafață la latitudini medii și înalte se observă de obicei în iulie, cea minimă în ianuarie. Amplitudinile fluctuațiilor anuale ale temperaturii suprafeței active la latitudini joase sunt foarte mici; la latitudini medii pe uscat ajung la 30°. Variațiile anuale ale temperaturilor de suprafață la latitudini temperate și înalte sunt puternic influențate de stratul de zăpadă.
Distribuția căldurii în sol depinde de o serie de proprietăți ale acestuia și, în primul rând, de capacitatea termică și conductibilitatea termică. Primind aceeași cantitate de căldură solară, solul se încălzește mai lent, cu atât mai mult capacitatea termică volumetrică. Capacitatea termică volumetrică a rocilor care alcătuiesc pământul este de aproximativ două ori mai mică decât capacitatea termică a apei. Capacitatea termică a apei este 1, cuarțul este 0,517, argila este 0,676, aerul este 0,0003.
Transferul de căldură de la strat la strat este controlat de conductibilitatea termică. Cele mai multe roci au conductivitate termică scăzută în (cal) cm*sec.):
Conductibilitatea termică a apei este de 0,00129 cal/cm*sec*deg., aer - 0,000056.
Este nevoie de timp pentru a transfera căldura de la strat la strat, iar momentul de apariție a temperaturilor maxime și minime în timpul zilei întârzie la fiecare 10 cm cu aproximativ 3 ore. Dacă cea mai mare temperatură de la suprafață a fost de aproximativ ora 13, la o adâncime de 10 cm temperatura maximă va fi aproximativ la ora 16, iar la o adâncime de 20 cm - aproximativ la ora 19 etc.
Când straturile de dedesubt sunt încălzite secvențial față de cele de deasupra, fiecare strat absoarbe o anumită cantitate de căldură. Cu cât stratul este mai adânc, cu atât primește mai puțină căldură și cu atât fluctuațiile de temperatură în interiorul acestuia sunt mai slabe. Amplitudinile fluctuațiilor zilnice de temperatură scad la jumătate pentru fiecare 15 cm cu adâncimea. Aceasta înseamnă că dacă la suprafață amplitudinea este de 16°, atunci la o adâncime de 15 cm este de 8°, iar la o adâncime de 30 cm este de 4°. În acest caz, perioadele de fluctuații de temperatură rămân neschimbate la toate adâncimile. În medie, la o adâncime de aproximativ 1 m, fluctuațiile zilnice ale temperaturii solului se sting. Stratul în care se opresc practic aceste oscilații se numește strat temperatura zilnică constantă.
Cu cât perioada de fluctuații de temperatură este mai lungă, cu atât aceste fluctuații se propagă mai adânc. La latitudini medii, stratul de temperatură anuală constantă este situat la o adâncime de 19-20 m, la latitudini mari - la o adâncime de 25 m. La latitudinile tropicale, amplitudinile anuale ale temperaturii sunt mici, iar stratul de amplitudine anuală constantă este situat. la o adâncime de numai 5-10 m.
Momentele declanșării temperaturilor maxime și minime pe parcursul anului sunt întârziate în medie cu 20-30 de zile pe metru. Astfel, dacă cea mai scăzută temperatură de la suprafață a fost observată în ianuarie, la o adâncime de 2 m se produce la începutul lunii martie.
Observațiile arată că temperatura din stratul de temperatură anuală constantă este apropiată de temperatura medie anuală a aerului deasupra suprafeței. Se numește stratul de sol situat deasupra stratului de temperatură anuală constantă și care se confruntă cu fluctuațiile sale anuale strat activ.
Apa, având o capacitate termică mai mare și o conductivitate termică mai mică decât pământul, se încălzește mai lent și eliberează căldură mai lent. Razele soarelui care cad pe suprafața apei sunt parțial absorbite de stratul superior de apă și parțial pătrund la o adâncime considerabilă, încălzind direct unele dintre straturile sale. Mobilitatea apei face posibil. transfer de căldură. Datorită amestecului turbulent al apei, transferul de căldură în adâncime are loc de 1000-10.000 de ori mai rapid decât prin conducție termică. Când straturile de suprafață se răcesc, are loc convecția termică, însoțită de amestecarea apei.
Fluctuațiile zilnice de temperatură pe suprafața Oceanului la latitudini mari sunt de numai 0,1°, la latitudini temperate - 0,4°, la latitudini tropicale - 0,5°. Adâncimea de penetrare a acestor fluctuații este de 15-20 m. Amplitudinile anuale ale temperaturii de la suprafața Oceanului variază de la 2° la latitudini tropicale până la 0,8° la latitudinile temperate. Fluctuațiile anuale de temperatură pătrund la o adâncime de 200-300 m.
Momentele de maximă de temperatură în corpurile de apă sunt întârziate față de teren. Maximul apare in jurul orei 15-16 ore, cel minim - 2-3 ore dupa rasaritul soarelui. Temperatura maximă anuală la suprafața Oceanului în emisfera nordică are loc în august, iar cea minimă în februarie.
Temperatura afectează, de asemenea, cursul nutriției rădăcinilor la plante: acest proces este posibil numai dacă temperatura solului în zonele de aspirație este cu câteva grade mai mică decât temperatura părții supraterane a plantei. Încălcarea acestui echilibru implică inhibarea activității vitale a plantei și chiar moartea acesteia.[...]
Temperatura la suprafața solului variază de la -49 la 64°C. În lunile calde (V-IX), perioada maximă de temperatură a solului la adâncimi de 5-20 cm variază de la 3,4 °C în mai până la 0,7 °C în septembrie. Temperaturi pozitive pe tot parcursul anului se observă în sol de la o adâncime de 1,2 m. Adâncimea medie de îngheț a solului este de 58 cm (Tabelul 1.6).[...]
Schimbarea temperaturii solului în timpul zilei se numește ciclu diurn. Variația zilnică a temperaturii are de obicei un maxim și unul minim. Temperatura minimă a suprafeței solului pe vreme senină se observă înainte de răsăritul soarelui, când balanța radiațiilor este încă negativă și schimbul de căldură dintre aer și sol este nesemnificativ. Pe măsură ce soarele răsare, temperatura suprafeței solului crește, mai ales pe vreme senină. Temperatura maximă se observă în jurul orei 13:00, apoi temperatura începe să scadă, care continuă până la minimele dimineții. În unele zile, variația zilnică indicată a temperaturii solului este perturbată sub influența nebulozității, precipitațiilor și a altor factori. În acest caz, maximul și minimul se pot deplasa în alt moment (Fig. 4.2).[...]
Schimbarea temperaturii solului pe parcursul anului se numește ciclu anual. De obicei, graficul ciclului anual se bazează pe temperaturile medii lunare ale solului. Variația anuală a temperaturii suprafeței solului este determinată în principal de diferitele radiații solare care intră pe parcursul anului. Temperaturile maxime medii lunare ale suprafeței solului în latitudinile temperate ale emisferei nordice se observă de obicei în iulie, când afluxul de căldură în sol este cel mai mare, iar minimele în ianuarie - februarie.[...]
Variația zilnică a temperaturii solului (/) și a temperaturii aerului (2) în Pavlovsk (lângă Leningrad) în luna iunie.[...]
A. G. Doyarenko a definit schimbul de aer în sol ca fiind procesul de eliberare a aerului din sol în ciclul zilnic de schimbări ale temperaturii solului și l-a numit „respirația” solului. În timpul zilei, solul se încălzește, aerul din el se extinde și o parte din el este forțat să iasă în atmosferă; Noaptea, la răcire, aerul din sol este comprimat și o parte din acesta este captat din atmosferă de către sol. În prezent, termenul „respirație” se referă la eliberarea de CO2 de către sol. Mai jos este o descriere a metodei de determinare a „respirației” folosind dispozitivul lui Trofimov.[...]
Regimul termic al solurilor se formează sub influența climei atmosferice (fluxul de radiații solare, umiditatea și condițiile continentale etc.), precum și condițiile de relief, vegetația și stratul de zăpadă. Principalul indicator al regimului termic al solului, care îi caracterizează starea termică, este temperatura solului.[...]
Vara, temperatura solului scade treptat odată cu adâncimea. În climatele reci și temperate iarna, dimpotrivă, temperatura solului în orizonturile superioare este mai scăzută decât în cele inferioare.[...]
Fluctuațiile bruște ale temperaturii solului în timpul perioadei de dezinfecție reduc, de asemenea, domeniul de acțiune și toxicitatea medicamentului, ceea ce duce la necesitatea creșterii ratelor de consum. Prin urmare, dezinfecția solului cu carbation împotriva ciupercilor patogene iubitoare de căldură la temperaturi scăzute (sub 10-12°) este nepromițătoare.[...]
Explicații introductive. Temperatura aerului și a solului au o mare influență asupra creșterii și dezvoltării plantelor. Pentru unii dintre ei, temperatura mai mare a solului decât temperatura aerului este un factor de accelerare în înrădăcinarea butașilor și obținerea de produse potrivite pentru vânzare într-o perioadă mai scurtă. Această lucrare poate fi realizată relativ ușor cu Tradescantia din familia Commelinaceae. Aceasta este o plantă decorativă de foioase veșnic verzi, fără pretenții de interior, cu lăstari cățărători, căzuți, cu culori variate ale frunzelor - de la verde deschis la cenușiu și roz, monocromatic și pestriț.[...]
Conductivitatea electrică a solului depinde de conținutul de umiditate, concentrația de sare C, conținutul de aer P și temperatura solului I. La aceleași valori ale V?, P, (conductivitatea electrică specifică caracterizează activitatea ionică a solului, care servește ca măsură a salinității solului C. [...]
Schimbările sezoniere și zilnice ale temperaturii solului devin mai puțin vizibile odată cu creșterea adâncimii și la unele adâncimi, diferite pentru diferite soluri și zone climatice, rămân aproape neschimbate. În Europa Centrală, schimbările de temperatură zilnice și sezoniere, chiar și la o adâncime de numai 15 cm, sunt deja nesemnificative; fluctuațiile zilnice de temperatură în cele mai călduroase perioade de vară aici nu depășesc 6 ° C și la o adâncime de 30 cm - 2 ° C. Adâncimea la care fluctuațiile zilnice de temperatură sunt nesemnificative, cu atât mai mare cu atât clima zonei este mai uscată și mai mare. insolația.[... ]
Măsurare: Proba de sol prelevată este cântărită împreună cu cilindrul; Masa probei este determinată de diferența de masă a cilindrului cu și fără pământ. Cunoscând volumul cilindrului și umiditatea solului, determinați densitatea scheletului acestuia. Apoi se introduce un termocuplu în probă. Cusăturile fundului cilindrului și capacului sunt acoperite cu vopsea nitro pentru etanșeitate. La determinarea difuzivității termice a solului înghețat, un cilindru cu pământ este mai întâi ținut într-un ultratermostat sau criostat la o anumită temperatură. Diferența inițială de temperatură dintre sol și apa cu gheață din termostat trebuie să fie de cel puțin 20 °C.[...]
Fluctuațiile zilnice și anuale ale temperaturii solului din cauza conductibilității termice sunt transferate în straturile sale mai profunde. Stratul de sol în care se observă variațiile zilnice și anuale de temperatură se numește strat activ.[...]
Influența pantelor asupra radiațiilor și a temperaturii solului a fost analizată în detaliu de către Grunow în Hohenpeissenberg (Bavaria). Figura 2.28 ilustrează diferențele de radiații directe și difuze incidente pe versanții orientați spre nord-nord-vest și sud-sud-est, cu un unghi de înclinare de aproximativ 30°. Totalurile diferă cel mai mult iarna, când altitudinea soarelui este scăzută; versantul orientat spre nord primește doar 30% din cantitatea de radiație primită de versantul orientat spre sud, iar aproape toată radiația de pe primul este difuză. Diferențele asociate de temperatură a solului sunt prezentate în Fig. 2,29 pentru valori medii zilnice și valori medii la ora 14. Diferența de temperatură a solului (la adâncimea de 50-100 cm) atinge un minim iarna și vara și un maxim în anotimpurile de tranziție. Iarna, stratul de zăpadă izolează solul, iar acest lucru duce la faptul că aproape că nu există diferențe între pante. Pârtiile sunt acoperite cu zăpadă din noiembrie până în martie (până în aprilie pe versantul nordic), iar versantul nordic este de obicei mai umed. Efectul încălzirii zilnice asupra stratului superior de sol la ora 14:00 este clar exprimat vara.[...]
Pentru a regla automat temperatura solului, utilizați termostatul PTR-02-03. Elementul sensibil al termostatului este o rezistență termică semiconductoare conectată la circuitul punții AC. Eroarea de scară principală la tensiunea nominală de alimentare și temperatura ambiantă nu depășește ±1°C.[...]
Pentru a le caracteriza regimul de temperatură au fost adoptate următoarele gradații ale sumelor temperaturilor solului peste 1 O °C la o adâncime de 20 cm: subarctic (0 - 400 °C); foarte rece (400-800°C): rece (800-1200°C), moderat rece (1200-1600°C); moderat (1600 - 2100 °C); moderat cald (2100 - 2700 °C); cald (2700 - 3400 °C); foarte cald (3400 - 4400 °C); subtropical (4400-5600 °C)? fierbinte subtropical (5600 - 7200 °C).[...]
Vara, regimul de temperatură al solurilor de silvostepă se caracterizează prin următoarele caracteristici. Încălzirea profilului solului are loc lent datorită fluctuațiilor mari zilnice ale temperaturii aerului, precum și datorită pierderilor semnificative de căldură din sol pe timp de noapte, ca urmare a răcirii prin radiații a stratului de sol de suprafață. Creșterea temperaturii solului în stratul superior de metru continuă până în august. Până în acest moment, temperaturile active (10 ° și peste) pătrund în sol la o adâncime de 0,8-1,2 m, iar la o adâncime de 2-2,5 m solul se încălzește până la 5 °. Perioada de vară se caracterizează prin fluctuații zilnice semnificative ale temperaturii stratului superior de sol (arabil), totuși, temperaturile nocturne nu scad sub optimul fiziologic și nu au un efect negativ asupra creșterii și dezvoltării grâului de iarnă.[. ..]
Sursa de infecție o reprezintă semințele și solul contaminat, în care agenții patogeni se dezvoltă bine pe resturile vegetale. Răspândirea intensivă a putregaiului rădăcinilor pe leguminoase este facilitată de o combinație de umiditate scăzută (sub 50%) și temperatura solului de 18-25 °C. O creștere a bolii se observă odată cu creșterea adâncimii de plasare a semințelor, precum și pe soluri compacte grele. La datele optime de semănat, boala se manifestă într-o măsură mai mică decât la semănatul târzie. Odată cu dezvoltarea severă a bolii, culturile sunt subțiate, în urma căreia randamentul culturii poate ajunge la 30% sau mai mult.[...]
Rețineți că atât pragul de dezvoltare, cât și suma temperaturilor efective sunt diferite pentru fiecare specie. În primul rând, ele depind de adaptabilitatea istorică a speciei la condițiile de viață. Astfel, semințele de trifoi (climă temperată) germinează la temperaturi ale solului de la 0 la +1 ° C, iar pentru semințele de palmier curmal, este necesară încălzirea prealabilă a solului la +30 ° C. [...]
Sistemul de unități termice are o serie de limitări. Deci, temperatura solului este un ghid mai precis pentru începutul creșterii decât temperatura aerului. Rezultatele pot fi influențate de trecerea de la temperaturile diurne la cele de noapte, de durata zilei, precum și de efectul diferențial al temperaturii asupra diferitelor faze ale creșterii plantelor. În plus, temperaturile peste minime pot să nu aibă un efect pronunțat asupra creșterii, dar în anumite limite poate acționa exponențial, aproape dublând multe procese fiziologice pentru fiecare creștere de 10° C a temperaturii.[...]
Conform calculelor privind eficiența economică a dezinfectării solului cu carbation, venitul net din evenimentul la creșterea răsadurilor la această fermă de stat a fost de 319,25 ruble. din 100 rame de seră. În 1963, ferma de stat Timiryazev a dezinfectat solul cu carbation în 32 de sere cu douăzeci de cadre cu încălzire tehnică (în care conopida în 1963 a fost afectată de rădăcină de club cu 40-100%, cu un indice de boală de 29-64%). Medicamentul a fost aplicat în perioada 3-6 octombrie, temperatura solului 8°, temperatura aerului 11-13°. TMTD a fost introdus în patru sere (Tabelul 4).[...]
Pentru a face o prognoză, setați mai întâi data de tranziție a temperaturii solului la o adâncime de 10 cm la +1 ° C, apoi însumați temperatura medie zilnică a aerului și setați datele pentru atingerea sumei temperaturilor de 500, 800 și 1000 ° C, înregistrați datele ploilor abundente (cel puțin 10 mm) calde (la o temperatură de cel puțin +12 °C). Data unei astfel de precipitații, care a căzut după primirea sumei temperaturilor de 500 ° C, va fi data începerii dezvoltării miceliului de 1 coaste timpurii, 800 - an, 1000 (uneori 1250) - târziu. Perioada de dezvoltare a unei anumite specii se adaugă la data începerii dezvoltării miceliului. Ca urmare, se determină data începerii fructificării în masă.[...]
Împărțirea în subtipuri de facies se realizează ținând cont de suma temperaturilor active ale solului la o adâncime de 20 cm și a duratei perioadei de temperaturi negative ale solului la aceeași adâncime (în luni). Pentru a desemna subtipurile faciesului se folosesc termeni asociați cu regimul lor de temperatură: cald, moderat, rece, îngheț etc.[...]
Trăsăturile caracteristice ale regimului de temperatură al solurilor cenușii de pădure și al cernoziomurilor levigate din regiunea Irkutsk, care le deosebesc de solurile similare din provinciile zonei de silvostepă situată la vest, sunt: o perioadă lungă de temperaturi negative în sol (6-8 luni), o adâncime de îngheț foarte semnificativă (1,5-2,5 m), grosime redusă a stratului de sol activ cu o temperatură de 10° și peste (0,8-1,2 m), cele mai scăzute valori ale mediei temperatura anuală a solului la o adâncime de 0,2 m (de la 1,3 la 3, 7 °), amplitudine semnificativă a temperaturii solului (24-30 °) la o adâncime de 0,2 m (Kolesnichenko, 1965, 1969). [...]
Pentru iernarea cu succes a grâului de toamnă, este crucială temperatura solului la adâncimea nodului de frezare (3 cm). După cum arată rezultatele testelor de teren ale grâului de toamnă Zalarinka în anii 1992-1998, în iernile cu zăpadă și condiții de temperatură medii, temperatura solului la adâncimea nodului de frezare nu scade la nivelul critic pentru grâul de toamnă (-18, - 20°) și deteriorarea plantelor iernante uneori nesemnificative.[...]
Termometrele cu manivelă cu mercur (Savinov) sunt concepute pentru a măsura temperatura solului la adâncimi de 5,10,15,20 cm în intervalul de la -10°C la +50°C. Termometrele sunt produse într-un set de patru piese, care diferă ca lungime: 290, 350, 450 și 500 mm datorită lungimii diferite ale piesei sub-scale. Prețul de diviziune este de 0,5°C. În apropierea rezervorului, termometrul este îndoit la un unghi de 135°. Rezervorul este colorat de la scară cu o carcasă termoizolantă, care vă permite să măsurați mai precis temperatura la adâncimea de instalare a rezervorului.[...]
Pentru a caracteriza regimul de temperatură are o importanță deosebită durata perioadei de temperaturi active (>10 °C) în sol la o adâncime de 20 cm. Aici se află numărul maxim de rădăcini ale plantelor agricole și ale multor plante naturale. Suma temperaturilor active ale solului la această adâncime este principalul indicator al furnizării de căldură a solului (Tabelul 41).[...]
Principalii indicatori care caracterizează influența climei asupra formării solului sunt temperatura medie anuală a aerului și a solului, suma temperaturilor active mai mare de 0; 5; 10 °C, amplitudinea anuală a fluctuațiilor de temperatură a solului și a aerului, durata perioadei fără îngheț, valoarea balanței radiațiilor, cantitatea de precipitații (medie lunară, medie anuală, pentru perioadele calde și reci), gradul de continentalitate, evaporarea, coeficientul de umiditate, indicele de uscăciune prin radiație etc. Pe lângă indicatorii de mai sus, există o serie de parametri care caracterizează precipitațiile și viteza vântului care determină manifestarea eroziunii apei și eoliene.[...]
Printre factorii de mediu pentru plantele aflate în stare de repaus de iarnă, cei mai importanți sunt temperatura aerului și adâncimea zăpezii, deoarece raportul lor determină temperatura solului la adâncimea nodului de cultivare (3 cm) - un indicator direct al condițiilor de iernare ale plantelor. S-a stabilit că rezistența grâului de toamnă la temperaturi scăzute iarna depinde de starea (dezvoltarea) plantelor, de gradul de întărire a acestora în toamnă, de caracteristicile soiului și de condițiile de nutriție minerală (Tumanov, 1970). Kuperman, 1969; Shulgin, 1967). Conform cercetărilor lui I.M.Petunin (Shulgin, 1967), cu o întărire bună, plantele neîngrozite în faza de frezare chiar la începutul iernii pot rezista până la -15° la adâncimea nodului de frezare, iar la mijloc. de iarnă până la -20° (uneori chiar mai mici). În a doua jumătate a iernii, rezistența culturilor de iarnă la îngheț scade, apropiindu-se treptat de rezistența inițială (de toamnă). După cum au arătat studiile lui A.I. Shulgin (1955) în Teritoriul Altai (Barnaul), temperatura critică a solului la adâncimea nodului de cultivare pentru grâul de toamnă este de -16,-18°. Când temperatura solului scade la un nivel critic sau mai jos, nodul de cultivare este deteriorat și plantele mor din cauza înghețului. Iernarea normală a grâului de toamnă are loc atunci când temperatura solului la adâncimea nodului de frezare scade la -16°. La temperaturi sub -16°, se creează condiții nefavorabile de iernare a zilei și, odată cu o scădere suplimentară a temperaturii solului, se produce deteriorarea nodului de măcinare și moartea grâului de iarnă din cauza înghețului.[...]
Termometrul electric AM-29 (un dispozitiv de producție în serie) funcționează pe principiul punții. Constă dintr-o unitate de măsurare a temperaturii solului în stratul de suprafață și la adâncime...[...]
Necesarul de căldură al unui obiect conform acestei metode este exprimat prin relația dintre durata dezvoltării și temperatura medie în acest timp. Durata dezvoltării înseamnă aici nu numai timpul de trecere a oricărei faze, ci și perioada dintre momentul așteptat al dezvoltării și orice fenomen fenomenologic premergător celui așteptat. Această perioadă se numește perioada de interfază sau perioadă. Începutul unei perioade ar trebui să fie ușor de determinat în natură și, prin urmare, este selectat un fenomen care este ușor de observat sau de determinat. De exemplu, atunci când se stabilește zborul generației iernate a viermelui de toamnă, este convenabil să se ia în considerare ca început data de tranziție a temperaturii solului la adâncimea de iernare a omizilor la 10 °C. Pentru a determina începutul zborului celei de-a 2-a generații de molii de codling, luați perioada care începe din momentul zborului din prima generație. Potrivit acestei metode, sfârşitul perioadei este întotdeauna momentul de dezvoltare care se prevede, iar începutul este un fenomen ales arbitrar, nici măcar legat direct de acest obiect. Astfel, putem stabili o legătură între înflorirea unei păpădie și zborul muștei varzei de primăvară și să considerăm înflorirea unei păpădie drept începutul perioadei.[...]
În primul experiment, carbation a dat un efect de vindecare semnificativ; în al doilea, efectul a fost mai mic (Tabelul 2). Creșterea temperaturii solului în ziua aplicării medicamentului (al doilea experiment) a contribuit, fără îndoială, la o dezvoltare mai intensă a rădăcinilor, așa cum se poate observa în control. Datorită acestui fapt și, de asemenea, posibil, a unei pierderi mai mari a fracției active gazoase a medicamentului, eficacitatea carbationului a scăzut în al doilea experiment. O eficiență mai scăzută a dezinfectării solului în primăvara târzie a fost observată în timpul unui număr de alte experimente.[...]
Pentru sezonul de iarnă se ia în considerare ora declanșării sezonului [data reală, abatere de la datele medii (+) în Zile]; temperatura minimă a solului la adâncimea nodului de cultivare a culturilor de iarnă de zeci de ani; data înființării și dispariția stratului de zăpadă stabil; adâncimea medie a stratului de zăpadă de peste un deceniu; distribuția stratului de zăpadă pe teritoriu (uniformă, neuniformă); adâncimea înghețului solului (în medie peste un deceniu); prezența unei cruste de gheață, grosimea acesteia și durata de apariție (în zile); numărul de zile cu fenomene speciale pe deceniu - ninsori abundente, lapoviță, dezgheț, gheață, vânt puternic.[...]
Greutatea a 1000 de boabe este de 0,12...0,2 g. Pe o plantă se formează până la 16 mii de semințe. Viabilitatea în sol durează până la 5 ani. Semințele pot germina după coacere. Condițiile optime pentru germinare pe suprafața solului sunt create prin umezirea periodică a acestuia. Când semințele sunt plantate mai adânc de 5 cm, răsadurile nu apar. Primăvara, mătura germinează la temperaturi ale solului peste 5°C. Nerespectarea rotațiilor culturilor, însămânțarea repetă a culturilor de iarnă, perturbările în prelucrarea solului și stagnarea temporară a apei duc la contaminarea masivă a culturilor.[...]
Procesele de schimb de aer din sol cu aerul atmosferic se numesc aerare sau schimb de gaze. Schimbul de gaze are loc printr-un sistem de pori ai solului purtători de aer care comunică între ei și cu atmosfera. Schimbul de gaze este cauzat de mai mulți factori: difuzie, modificări ale temperaturii solului și ale presiunii barometrice, modificări ale cantității de umiditate din sol sub presiunea precipitațiilor, irigații, evaporare, influența vântului, modificări ale nivelului apei subterane sau ridicate. apa. [...]
Cu toate acestea, în iarna severă a anului 1995/96, când câmpurile au fost slab acoperite cu zăpadă în prima jumătate a perioadei de iarnă (înălțimea zăpezii 7-15 cm) și s-au instalat înghețuri severe, temperatura solului la adâncimea de prelucrare a solului. nodul a scăzut sub nivelul critic, ceea ce a dus la deteriorarea și moartea culturilor experimentate din cauza înghețului.[...]
O metodă radicală de reglare a regimului termic în perioada rece este recuperarea zăpezii. Reținerea zăpezii este, de asemenea, un mijloc important de acumulare a umidității în sol. Este utilizat pe scară largă în regiunile aride și continentale ale țării - în sudul și sud-estul părții europene a URSS, în vestul Siberiei, nordul Kazahstanului și în alte regiuni în care stratul de zăpadă este de obicei mic, iar înghețurile severe cu acoperire mică de zăpadă pot. dăunează grav culturilor de iarnă și perene.ierburi, fructe și fructe de pădure. Cu puțină acoperire de zăpadă, temperatura solului la adâncimea nodului de cultivare a culturilor de iarnă (aproximativ 3 cm) poate atinge valori critice și poate provoca deteriorarea sau moartea plantelor. [...]
În emisfera nordică, versanții sudici sunt mai izolați. De exemplu, observațiile efectuate de V.R. Volobuev (1963) în Grădina Botanică Batumi au arătat că diferența de temperatură a solului pe versanții expunerii sudice și nordice în octombrie a fost de 8°C. [...]
Din cauza lipsei de căldură din nord, solurile cele mai fertile atât pentru plantele agricole, cât și pentru speciile de arbori nu sunt adesea solurile grele, cele mai bogate în elemente de frasin, ci cele mai calde lut nisipos sau lut ușor. Aici, pe soluri grele, copacii își reduc adesea energia de creștere și pentru că sistemul lor radicular, din cauza temperaturii scăzute a solului, nu poate furniza trunchiului cantitatea necesară de apă pentru transpirație. [...]
Numărul de răsaduri de molid luate cu rădăcini pentru a determina masa uscată la aer pe partea puternic umbrită a fost luat de 4, iar pe partea slab umbrită - 17. Dar Tursky și Nikolsky nu și-au propus să dea o expresie cantitativă a gradului de fotofilie a pinului și a molidului. Scopul experimentului lor se afla pe un alt plan: pur și simplu au testat fezabilitatea metodei practice de lungă durată de a umbri paturile de pepinieră cu scuturi, iar experiența de-a lungul drumului a arătat că pinul este mai iubitor de lumină decât molidul și, prin urmare, molidul se înrăutățește. creștere cu umbrire puternică.[...]
Serele încălzite din punct de vedere tehnic în care au fost cultivate răsadurile din soiul târziu Moskovskaya nu au fost deconectate de la sistemul de încălzire în timp util (din cauza castraveților semănați în sere separate). Ca urmare, la sfârșitul lunii aprilie - începutul lunii mai, temperatura solului a crescut la 20 ° și mai mult. O astfel de încălcare a tehnologiei agricole a afectat, fără îndoială, intensificarea bolii: din 17 sere, în 8, până la 15% dintre răsaduri au fost afectate de picior negru, în 6 - până la 30% și în 3. - până la 36%. Din păcate, nu au existat sere de control în acest experiment.[...]
Cu toate acestea, există pericolul de deteriorare și moarte a grâului de iarnă la începutul primăverii, la ieșirea din iernare, atunci când plantele de întărire slăbite și pierdute în mare parte în timpul revenirii vremii reci nu pot rezista scăderilor puternice pe termen lung ale temperaturii solului (până la -7). , -10°) în zona nodului de frezare .[...]
Structura complexă a comunităților depinde de alternanța anumitor condiții de mediu, de influența umană și de caracteristicile de creștere ale plantelor în sine. Dar chiar și în cenozele monospeciilor se exprimă eterogenitatea învelișului de vegetație, datorită eterogenității reliefului și bazei litogene. Deoarece solurile sunt o oglindă care reflectă starea peisajului, în primul rând am efectuat un studiu comparativ al temperaturii solului în zona celor mai active procese metabolice (stratul de sol de 30 de centimetri) și temperatura stratului de aer al solului. folosind un psicrometru la o înălțime de 1,0 m, simultan în zone cu indicatori KTP diferiți. În urma cercetării (100 de măsurători la fiecare sit pe sezon), s-au stabilit diferențe semnificative statistic în temperatura solului din zonele cu CTP crescut și scăzut în perioada de observație (iulie - septembrie 2004). Rezultatele obţinute ne permit să tragem o concluzie preliminară că în zonele cu flux de căldură convectiv crescut, temperatura solului este mai mare la adâncimea studiată. Diferențele sunt de 1-1,5°C, ceea ce, desigur, ar trebui să influențeze multe aspecte ale funcționării biogeocenozelor forestiere.
Ciclul zilnic și anual al temperaturii solului este o măsurare a temperaturii de-a lungul unei zile sau unui an: în timpul zilei solul se încălzește, noaptea se răcește, temperatura minimă este pe vreme senin înainte de răsăritul soarelui și cea maximă. este în jurul orei 13:00, apoi temperatura începe să scadă. Amplitudinea (diferența dintre temperatura maximă și minimă) este afectată de:
perioada anului (vara amplitudinea este cea mai mare);
latitudine geografică (amplitudinea scade de la tropice la poli);
relief (pantele sudice se încălzesc mai mult decât cele nordice);
vegetația și stratul de zăpadă reduc amplitudinea;
solurile afânate au o amplitudine mai mare decât cele dense;
solurile întunecate se încălzesc mai mult decât solurile ușoare, prin urmare amplitudinea temperaturii solurilor întunecate este mai mare decât cea a solurilor ușoare;
solurile uscate se încălzesc mai mult decât cele umede;
pe vreme înnorată amplitudinea scade.
Variația anuală a temperaturii suprafeței solului este determinată în principal de sosirea căldurii solare în timpul anului. În latitudinile temperate ale emisferei nordice, temperatura medie lunară maximă se observă în iulie, cea minimă în ianuarie-februarie. Amplitudinea variației anuale a temperaturii este influențată în principal de aceiași factori ca și amplitudinea variației zilnice a temperaturii, dar amplitudinea variației anuale a temperaturii crește odată cu creșterea latitudinii. Stratul de sol în care se observă variațiile zilnice și anuale de temperatură se numește strat activ.
Modelele de distribuție a căldurii în sol respectă legile lui Fourier.
1. Indiferent de tipul de sol, perioada de oscilație nu se modifică odată cu adâncimea, adică intervalul la toate adâncimile dintre maxime și minime în variația zilnică a temperaturii este de 24 de ore, în variația anuală - 12 luni.
2. O creștere a adâncimii într-o progresie aritmetică duce la o scădere a amplitudinii temperaturii într-o progresie geometrică. Astfel, la suprafata amplitudinea zilnica este de 30 °C, la o adancime de 20 cm - 5, la o adancime de 40 cm - 1 °C, iar de la o adancime de 70 cm incepe un strat de temperatura zilnica constanta. Amplitudinea fluctuațiilor anuale de temperatură scade cu adâncimea conform aceleiași legi. O temperatură constantă la latitudinile mijlocii se observă la o adâncime de 15...20 cm.
3. Momentul de apariție a temperaturilor maxime și minime, atât în ciclul zilnic, cât și în ciclul anual, întârzie cu adâncimea proporțional cu creșterea acesteia; zilnic - timp de 2,5...3,5 ore pentru fiecare 10 cm de adâncime, anual - timp de 20...30 de zile pentru fiecare metru de adâncime.
Orez. 4.3. Izoplete ale variației anuale a temperaturii solului la Moscova într-o zonă goală (a) și sub iarbă (b)
Schimbările de temperatură în sol cu adâncimea de-a lungul unei zile sau unui an pot fi reprezentate sub forma unui grafic izopletic (Fig. 4.3). După ce au trasat valorile medii ale temperaturii la diferite adâncimi pentru un anumit punct de observare în diferite luni (ore), desenați fără probleme izolinii (izoplete) puncte de legătură cu temperaturi egale.
Testați întrebări și sarcini
1. Enumerați procesele de încălzire și răcire a solului. 2. În ce condiții pătrunde căldura adânc în sol (tip de izolație) și în ce condiții este direcționat fluxul de căldură de la adâncime la suprafață (tip de radiație)? 3. Descrieți instrumentele și metodele de măsurare a solului și a temperaturii solului. 4. Ce afectează amplitudinea variației zilnice a temperaturii solului? 5. Ce este un complot izoplet?
Variațiile zilnice și anuale ale temperaturii solului
Observațiile temperaturii suprafeței solului și ale temperaturii la diferite adâncimi au fost efectuate la unele stații meteorologice de mai bine de 70-80 de ani. Prelucrarea acestor date a făcut posibilă stabilirea modelelor de schimbări ale temperaturii solului pe parcursul zilei și anului.
Schimbarea temperaturii solului în timpul zilei se numește ciclu diurn. Variația zilnică a temperaturii are de obicei un maxim și unul minim. Temperatura minimă a suprafeței solului pe vreme senină se observă înainte de răsăritul soarelui, când balanța radiațiilor este încă negativă și schimbul de căldură dintre aer și sol este nesemnificativ. Odată cu răsăritul soarelui, pe măsură ce semnul și magnitudinea balanței radiațiilor se schimbă, temperatura suprafeței solului crește, mai ales pe vreme senină. Temperatura maximă se observă în jurul orei 13:00, apoi temperatura începe să scadă, care continuă până la minimele dimineții.
În unele zile, variația zilnică indicată a temperaturii solului este perturbată sub influența nebulozității, precipitațiilor și a altor factori. În acest caz, maximul și minimul se pot schimba la un timp diferit. Un ciclu diurn bine definit și regulat se observă în perioada caldă pe vreme senină.
Schimbarea temperaturii solului pe parcursul anului se numește ciclu anual. De obicei, graficul ciclului anual se bazează pe temperaturile medii lunare ale solului. Variația anuală a temperaturii suprafeței solului este determinată în principal de diferitele radiații solare care intră pe parcursul anului. Temperaturile maxime medii lunare ale suprafeței solului în latitudinile temperate ale emisferei nordice se observă de obicei în iulie, când afluxul de căldură în sol este cel mai mare, iar minimele în ianuarie - februarie.
Se numește diferența dintre maxim și minim într-un ciclu zilnic sau anual amplitudine progresul temperaturii.
Factori care influențează amplitudinea variațiilor zilnice și anuale ale temperaturii solului
Amplitudinea variației zilnice a temperaturii solului este influențată de:
1) perioada anului; vara amplitudinea este cea mai mare, iarna este cea mai mică;
2) latitudinea geografică; amplitudinea este legată de altitudinea de la amiază a Soarelui, care în aceeași zi crește în direcția de la pol la ecuator; prin urmare, în regiunile polare amplitudinea este nesemnificativă, iar în deșerturile tropicale, unde radiația efectivă este și ea mare, ajunge la 50-60 ° C;
3) teren; Față de câmpie, versanții sudici se încălzesc mai puternic, cei nordici mai puțin, iar cei vestici puțin mai puternic decât cei estici; amplitudinea se modifică de asemenea în consecință;
4) vegetație și strat de zăpadă; amplitudinea ciclului diurn sub aceste acoperiri este mai mică decât în absența lor;
5) capacitatea termică și conductibilitatea termică a solului; amplitudinea este invers legată de capacitatea termică și conductibilitatea termică;
6) culoarea solului; amplitudinea variației zilnice a temperaturii de suprafață a solurilor întunecate este mai mare decât a solurilor ușoare, deoarece absorbția și emisia de radiații pe suprafețele întunecate este mai mare decât pe cele luminoase; suprafețele solurilor uscate și afânate au o amplitudine mai mare decât suprafețele solurilor umede și dense;
7) înnorare: pe vreme înnorată amplitudinea este semnificativ mai mică decât pe vreme senină.
Amplitudinea variației anuale a temperaturii suprafeței solului este influențată de aceiași factori ca și amplitudinea variației zilnice, cu excepția perioadei anului. Amplitudinea ciclului anual, spre deosebire de ciclul zilnic, crește odată cu creșterea latitudinii. În zona ecuatorială are o medie de 2-3° C, iar în regiunile polare ale continentelor depășește 70° C (Yakutia).
Amplitudinea variației anuale de temperatură a suprafeței solului gol este mult mai mare decât cea a unei suprafețe acoperite cu vegetație sau zăpadă.
Modele de distribuție a căldurii în sol
Fluctuațiile zilnice și anuale ale temperaturii suprafeței solului din cauza conductibilității termice sunt transferate în straturile sale mai profunde. Stratul de sol în care se observă variațiile zilnice și anuale de temperatură se numește strat activ. Propagarea fluctuațiilor de temperatură adânc în sol (cu o compoziție omogenă a solului) are loc în conformitate cu următoarele legi Fourier.
1. Perioada de oscilație Cu nu se modifică cu adâncimea, adică atât la suprafața solului, cât și la toate adâncimile, intervalul dintre două minime sau maxime succesive de temperatură este de 24 de ore într-un ciclu zilnic și de 12 luni într-un ciclu anual.
2. Dacă adâncimea crește într-o progresie aritmetică, atunci amplitudinea scade într-o progresie geometrică, adică odată cu creșterea adâncimii, amplitudinea scade rapid.
Un strat de sol în care temperatura nu se modifică în timpul zilei se numește strat de temperatură zilnică constantă.
Temperatura solului __67
La latitudinile mijlocii, acest strat începe la o adâncime de 70-100 cm. Strat de temperatură anuală constantă la latitudini medii se află la o adâncime mai mare de 15-20 m.
3. Temperaturile maxime și minime la adâncimi apar mai târziu decât la suprafața solului (Tabelul 15). Această întârziere este direct proporțională cu adâncimea. Maximele și minimele zilnice întârzie pentru fiecare 10 cm de adâncime cu o medie de 2,5-3,5 ore, iar maximele și minimele anuale întârzie pentru fiecare metru de adâncime cu 20-30 de zile.
Tabelul 15
Timpul mediu de apariție a maximelor și minimelor în variația zilnică a temperaturii solului (iunie)
Adâncime, cm | Minim, h min | Maxim, h min | Amplitudinea fluctuațiilor de temperatură, °C |
Nukus (lângă Marea Aral, deșert) |
|||
Leningrad |
|||
Legile Fourier de mai sus sunt ilustrate prin grafice ale variațiilor zilnice (Fig. 12) și anuale (Fig. 13) ale temperaturii suprafeței solului și ale temperaturii la diferite adâncimi. Aceste cifre arată clar o scădere a amplitudinii cu adâncimea, o întârziere a timpului de apariție a maximelor și minimelor cu creșterea adâncimii și independența perioadei de oscilație față de adâncime.
Conform calculelor teoretice Fourier, adâncimea la care se manifestă variația anuală a temperaturii solului ar trebui să fie de aproximativ 19 ori mai mare decât adâncimea de manifestare a fluctuațiilor zilnice. În realitate, se observă abateri semnificative de la calculele teoretice și, în multe cazuri, adâncimea de penetrare a fluctuațiilor anuale se dovedește a fi mai mare decât cea calculată. Acest lucru se datorează diferențelor de umiditate a solului în adâncime și în timp, modificări ale difuzivității termice a solului cu adâncimea și alte motive. 68
La latitudinile nordice, adâncimea de pătrundere a variației anuale a temperaturii solului este în medie de 25 m, la latitudini medii - 15-20 m, la latitudinile sudice - aproximativ 10 m.
Regimul de temperatură a solului
Orez. 12. Variația zilnică a temperaturii solului în iunie în Tbilisi.
Numerele de pe curbe indică adâncimea în metri.
// /// IV - V VIUGVIIILA-"X XI XII
Orez. 13. Variația anuală a temperaturii medii lunare a solului cu suprafața naturală în Tbilisi. Numerele de pe curbe indică adâncimea în metri.
Termoizopleti
Materialele din observațiile pe termen lung ale temperaturii solului la diferite adâncimi pot fi prezentate grafic (Fig. 14). Acest grafic raportează temperatura solului, adâncimea și timpul. Pentru a construi un grafic, adâncimile sunt trasate pe axa verticală, iar timpul (de obicei luni) este reprezentat pe axa orizontală. Temperatura medie lunară a solului la diferite adâncimi este reprezentată pe grafic. Apoi punctele cu aceeași temperatură sunt conectate prin linii netede, care sunt numite termoizopleti. Izopletele termice oferă o reprezentare vizuală a temperaturii stratului activ de sol la orice adâncime în fiecare lună. Astfel de grafice sunt folosite, de exemplu, pentru a determina adâncimea de penetrare
eliminarea temperaturilor critice care dăunează sistemului radicular al pomilor fructiferi.
"/ III V„ONUIX XI -1
Orez. 14. Izoplete ale temperaturii solului (Tbilisi).
Aceste grafice sunt, de asemenea, utilizate în utilități publice, construcții industriale și de drumuri și reabilitarea terenurilor.
Grosimea stratului înghețat trebuie luată în considerare la așezarea canalizărilor în zonele recuperate.