Почвоведение Том 1 - Белицина Г.Д.
ISBN 5-06-001159-3
Скачать (прямая ссылка):
230
Таблица 44. Альбедо некоторых почв, растительных ассоциаций и ландшафтов
Объект А, % Объект А, %
Чернозем сухой 14 Пшеница 10—25
» влажный 8—9 Т равы 19—26
Серозем сухой 25 — 30 Водная поверхность 10
» влажный 10—12 Хлопчатник 20—22
Песок серый 9—18 Тундра 18
» белый 30—40 Хвойный лес 14
Глина сухая 23 Лиственный лес 18
> влажная 16 Песчаная пустыня 30
почвы более теплые, чем светлые; оструктуренные почвы с шероховатой поверхностью более теплые, чем бесструктурные.
Свойство почв поглощать тепловую энергию называется теплоемкостью (С) и выражается через приращение теплоты (AQ) в почве при изменении ее температуры (AT):
C =AQ/AT, (58)
где С — теплоемкость почв, Дж/(г • град); Q — количество теплоты в почве, Дж/г; Т — температура почв, °С.
Различают три вида теплоемкости почв — удельную, объемную и эффективную.
Удельная теплоемкость почвы (С) характеризуется количеством теплоты, необходимым для нагревания или выделяемым при охлаждении единицы массы (1 г) абсолютно сухой почвы на 1°С в интервале температур от 14,5 до 15,5°С.
Объемная теплоемкость почвы (С,) численно равна количеству теплоты, необходимому для нагревания или выделяемого при охлаждении единицы объема (1 см3) сухой почвы на 1° в том же интервале температур. Пересчет удельной теплоемкости в объемную необходим при исследовании процессов поступления и перераспределения тепловой энергии в пределах почвенного профиля. Так как сложение почв в целом и различных генетических горизонтов разное, то и соотношение между С и С, существенно изменяется. В рыхлых, хорошо оструктуренных почвах удельная теплоемкость выше объемной; в плотных, слитых почвах С, значительно больше С. Удельная и объемная теплоемкости связаны между собой отношением
С, = Cg, (59)
где g — плотность почвы, г/см3.
Удельная и объемная теплоемкости характеризуют физические свойства почв в стандартных, жестко ограниченных состояниях и определяются минералогическим и гранулометрическим составом почв, содержанием органического вещества, характером их сложения и оструктуренности. Ниже приведена теплоем-
231
кость некоторых типов почв и их основных составляющих частей,
Дж/(г • град):
Объект С Объект С
Песок кварцевый . . . 0,82—0,83 Вода связанная . . . .2,93—4,12
Глина..........................0,96—0,98 Вода свободная...........................4,12
Воздух...............................1,02 Чернозем..........................0,96
Торф...............................1,99—2,09 Серозем..................................0,91
Лед..................................2,09 Краснозем................................1,04
В естественных условиях теплоемкость почв существенным образом отличается от стандартных параметров, что связано с различиями в уровнях увлажнения. Изменение теплоемкости почв в зависимости от влажности рассчитывается по формуле, предложенной П. И. Андриановым (1936):
С = 0,2x + 0,7у + (W - у), (60)
где х — содержание минеральных частиц, %; у— содержание прочно связанной воды, %; W — влажность почвы, %.
Теплоемкость почвы, характеризующаяся суммарным количеством теплоты, идущим на изменение температуры единицы массы почвы и фазовые превращения (испарение и конденсация влаги, кристаллизация и таяние льда, сорбция и десорбция газов, т. е. процессы, сопровождающиеся выделением или поглощением теплоты), называется эффективной теплоемкостью.
По характеру теплоемкости почв их можно подразделить на почвы холодные и теплые. Глинистые почвы более теплоемки, нагреваются медленнее и считаются холодными, песчаные — теплыми. Почвы, богатые органикой, более теплоемки и холоднее минеральных. Хорошо оструктуренные почвы с высоким содержанием почвенного воздуха холоднее слитых. Влажные почвы более теплоемки и холоднее, чем сухие.
Теплота, поступающая на поверхность почв, под действием создаваемого градиента температур перераспределяется в почвенном профиле. Процесс переноса теплоты называется теплообменом, а свойство почв передавать энергию путем теплового взаимодействия соприкасающихся между собой твердых, жидких и газообразных частиц называется теплопроводностью.
Теплообмен рассчитывается по уравнению термодиффузии:
dQ = -X dT/dz Sdt, (61)
где Q — поток тепловой энергии, Дж, через площадь сечения S, см2; t — время, с; Т — температура различных слоев почвы, град; z — глубина слоев почвы, см; X — коэффициент теплопроводности, Дж/(см • с • град). Знак «минус» означает перенос теплоты в сторону убывания температуры.
Теплопроводность почв оценивается коэффициентом тепло-
232
проводности, который является эмпирической величиной, характерной для каждой почвенной разности и каждого генетического горизонта. Так как теплопроводность составных частей почвы колеблется в широких пределах, коэффициент теплопроводности их является интегральной, динамичной величиной. Ниже приведен коэффициент теплопроводности некоторых составных частей почв, Дж/(см • с • град):
Вещество Теплопровод- Вещество Теплопроводность ность
Воздух . . . . 0,000210 Кварц . . . . 0,00984
Торф. . . . 0,001107 Базальт . . . . 0,02132
