Формування температурного режиму дренованих дерново-підзолистих ґрунтів Західного Полісся України

Размещено на http://www.allbest.ru/

Національний університет водного господарства та природокористування

Формування температурного режиму дренованих дерново-підзолистих ґрунтів західного полісся України

Сапсай Г.І.

Бадинський Л.О.

м. Рівне

Відображено результати досліджень щодо особливостей формування тем-пературного режиму дерново-підзолистих ґрунтів у зоні дренажної засип-ки. Встановлено тісноту зв'язку між температурою ґрунту та температурою повітря; теплофізичними характеристиками ґрунтів та їх вологістю.

The article describes research results on peculiarities of temperature conditions formation of sod-podzol soils in zone of drainage covering. The accuracy of connections between temperature conditions and air temperature as well as thermal and physical conditions of soils and their humidity have been determined.

Температурний режим ґрунтів - існуючий фактор ґрунтоутворення. При низьких і достатньо високих температурах ґрунтові процеси сповільнюються, як і при пересушенні або перезволоженні. Тільки при оптимальному співвідношенні температури і вологості ґрунтові процеси характеризуються найбільшою інтенсивністю. Це призводить до створення максимальної природньої родючості [1]. Отже, температурний режим відіграє важливу роль, не лише в ґрунтоутворенні, але й впливає на ріст та розвиток рослин, тому розгляд цього питання є важливим і має практичне значення.

Вивченню формування температурного режиму ґрунтів Західного Полісся України присвячена незначна кількість робіт, в яких досліджуються переважно осушені торфові та рідше мінеральні ґрунти, хоча останні найбільш розповсюджені в даному регіоні. Вперше питання про вивчення температурного режиму на Західному Поліссі України було підняте І.3. Лапою та М.М. Мостовим. Детальніше температурний режим розглянутий у роботах А.Т. Кардашова [2], С.І. Веремеєнка [3], М.О. Клименка [4], А.М. Прищепи [5] та інших учених. Їх дослідження були проведені на торфових та дерново-підзолистих ґрунтах.

Зміна водного режиму ґрунту під впливом дренажу значно впливає на температуру ґрунту. Спостереження за характером формування водного режиму в міру віддалення від дрени дозволили виявити так звану зону дренажної засипки шириною 2-2,5 м вздовж траншеї, для якої характерні найбільш сприятливі умови росту і розвитку рослин, відносно іншої частини міждрення.

В зв'язку з цим вивчалися особливості формування температурного режиму в зоні дренажної засипки і на міждренні.

Спостереження за формуванням температурного режиму дренованих дерново-підзолистих глеєвих ґрунтів при різних рівних умовах відбувається по різному, залежно від віддалення точок спостережень від дренажних ліній. Крім того, для розрахунку температури ґрунту досліджувався її зв'язок з тем-пературою повітря.

Завдання даної статті полягає у встановленні особливостей формування температурного режиму дерново-підзолистих глеєвих ґрунтів Західного Полісся України. Нами проведені відповідні спостереження на дослідній ділянці осушувальної системи “Печалівка” Костопільського району Рівненської області в тривалому стаціонарі.

Режимні спостереження за температурою ґрунту велися на варіантах з відстанями між дренами 10 і 20 м при глибині дренажу 1,0 м та на глибині 10, 20, 50 і 80 см по мірі віддалення від дрени.

Ґрунти дослідної ділянки - дерново-підзолисті глеєві, які сформувалися в умовах високого положення рівня ґрунтових вод. Коефіцієнт фільтрації становить 0,120,02 м/добу. Режимні спостереження за температурою дерново-підзолистого ґрунту проводилися в 2004 році протягом усього періоду вегетації /V - IХ/. Крім того, використані дані багаторічних досліджень, проведених експедицією УІІВГ.

Формування температурного режиму сезонно-промерзаючих гідроморфних ґрунтів Західного Полісся України залежить від метеорологічних умов та генетичних особливостей ґрунту. Річний хід температури цих ґрунтів характеризується одним максимумом та одним мінімумом.

Мінімальні та максимальні температури дерново-підзолистих ґрунтів проявляються в січні-березні та червні-липні, відповідно. Промерзання цих ґрунтів починається в грудні. Від'ємні температури проникають на глибину 40 -100 см. Процес розмерзання ґрунту знизу починається на початку березня, а зверху - в середині березня. Середньорічні температури дерново-підзолистих ґрунтів в шарах 5 - 140 см коливаються від 7оС до 11оС.

Як добові, так і річні коливання температури, в першу чергу зумовлюються температурою повітря. Розрахунки показують, що залежність між температурою ґрунту та повітря має вигляд прямої лінії [3]. Для дерново-підзолистих ґрунтів розраховані емпіричні залежності:

,

де - температура ґрунту, оС;

- температура повітря, оС;

- емпіричні коефіцієнти.

Виявлено тісноту зв'язку між температурою дерново-підзолистого ґрунту Західного Полісся України на глибині 5 - 45 см з температурою повітря на висоті 1 м та 2 м від поверхні землі. За допомогою кореляційно-регресійного аналізу встановлено ряд залежностей між цими величинами та визначені коефіцієнти кореляції для кожного з рівнянь (таблиця).

Таблиця Зв'язок температури дерново-підзолистого ґрунту на глибині 5 - 45 см з температурою повітря на висоті 1 м та 2 м від поверхні землі (осушувальна система „Печалівка”, 2004 рік)

Аналіз рівнянь зв'язку температури дерново-підзолистого ґрунту на різних глибинах з температурою повітря на висоті 1 м та 2 м від поверхні землі показав, що отримані залежності є лінійними рівняннями і мають різні по тісноті зв'язку коефіцієнти кореляції. З таблиці видно, що тісніші коефіцієнти кореляції спостерігаються в тих залежностях, де температура повітря вимірювалась на висоті 1 м від поверхні землі.

Так, для виявлення тісноти зв'язку температури повітря на висоті 1 м з температурою повітря на висоті 2 м, нами побудований графік залежності між цими величинами (рис. 1).

Рис. 1. Графік зв'язку температури повітря на висоті 1 м з температурою повітря на висоті 2 м від поверхні землі

Статистична обробка даних показала високу кореляційну залежність між зазначеними величинами () і можливість описання її лінійним рівнянням:

,

де - температура повітря на висоті 1 м від поверхні землі, оС;

- температура повітря на висоті 2 м від поверхні землі , оС.

Водний режим ґрунту впливає на його теплофізичні характеристики, що й призводить до формування різного температурного режиму.

Нами проаналізовано висвітлені в літературних джерелах [6] теплофізичні характеристики дерново-підзолистих ґрунтів, серед яких основна увага приділена дослідженню їх теплоємності, температуропровідності та встановлена тіснота зв'язку цих величин з вологістю ґрунту. температурний підзолистий ґрунт вологість

Зв'язок об'ємної теплоємності з вологістю дерново-підзолистого ґрунту при різних значеннях об'ємної маси сухого ґрунту описується лінійними рівняннями: при =1,1 г/см3,

;

при =1,2 г/см3,

;

при =1,3 г/см3,

,

де - об'ємна теплоємність ґрунту, кДж/м3•град;

- вологість ґрунту, % від маси сухого ґрунту.

Рівняння, яке характеризує зв'язок теплоємності ґрунту з його вологістю та об'ємною масою, має вигляд:

,

де - об'ємна маса сухого ґрунту, г/см3.

Тут коефіцієнти кореляції досить високі - 0,98...0,99.

Зв'язок температуропровідності з вологістю дерново-підзолистого ґрунту при різних значеннях об'ємної маси сухого ґрунту описується криволінійними залежностями:

при =1,1 г/см3,

;

при =1,2 г/см3,

;

при =1,3 г/см3,

,

де - температуропровідність ґрунту, 10-7 м2/с;

- вологість ґрунту, % від маси сухого ґрунту.

Рівняння, яке характеризує зв'язок температуропровідності ґрунту з його вологістю та об'ємною масою, має вигляд:

, (10)

де - об'ємна маса сухого ґрунту, г/см3.

Кореляційне відношення приведеної залежності складає , що свідчить про досить тісний кореляційний зв'язок між величинами даного рівняння.

Рис. 2. Температура ґрунту на глибині 10 см залежно від віддалення від дрени, де - дрена; - 1 м від дрени; - міждрення

Аналіз даних спостережень за ходом температури ґрунту на глибині 10 см показує, що як поблизу дрени (траншеї, 1 м від дрени), так і на міждренні температура ґрунту має практично однакові значення (рис. 2).

Деякі відмінності температурного режиму спостерігаються в періоди відносно низьких температур ґрунту в жаркі дні.

У першому випадку спостерігається тенденція до збільшення значень тем-ператур на ділянках, які розташовані близько до дренажної лінії.

У другому випадку вища температура ґрунту спостерігається на міждренні, а нижча - на дренажній засипці і на відстані одного метра від неї (рис. 3).

Рис. 3. Температура ґрунту на глибині 20 см залежно від віддалення від дрени, де - дрена; - 1 м від дрени; - міждрення

Так, на глибині 20 см різниця в температурі ґрунту залежно від віддалення від дрени виражена більш чітко. Як на дрені, так і на віддалі 1 м від дрени температура ґрунту була вищою в порівняно з міждренням практично в усі періоди спостережень. Збільшення температури поблизу дренажної лінії відносно більш віддалених точок складало від 0,5 до 1,5оС. Однак при температурі ґрунту вище 20оС, як і на глибині 10 см, спостерігається зворотня картина, тобто на міждренні температура ґрунту дещо вища, ніж на дрені і біля неї.

На глибині 50 см протягом всього періоду спостережень температура дер-ново-підзолистого глеєвого ґрунту поблизу дрени була вищою, ніж на міждренні, і максимальна різниця температур сягає до 1оС (рис. 4).

Рис. 4. Температура ґрунту на глибині 50 см залежно від віддалення від дрени, де - дрена; - 1 м від дрени; - міждрення

Така ж тенденція руху температур спостерігається і на глибині 80 см, при чому хронологічно відповідні температури на вказаній глибині відрізнялися в окремі періоди на 1-1,5оС.

Висновки

1. Температуру ґрунту рекомендується розраховувати за температурою повітря на основі запропонованих залежностей.

2. Аналіз даних спостережень за температурою ґрунту залежно від віддалення від дрени дозволяє відмітити, що в зоні дренажної засипки складаються сприятливіші умови температурного режиму.

Література

1. Мелиоративное почвоведение с основами гидрологии/ Под ред. С.Т. Вознюка и П.К. Кузьмича. - Львов: Вища школа. Изд-во при Львов. ун-те, 1984. - 264 с.

2. Кардашов А.Т., Олиневич В.А. Динамическая связь температуры и режима влажности земель. - В кн. Актуальные проблемы водохозяйственного строительства. Львов: Выща школа, 1975. - с. 58.

3. Веремеєнко С.І. Еволюція та управління продуктивністю ґрунтів Полісся України: Монографія. - Луцьк: Надстир'я, 1997. - 314 с.

4. Клименко Н.А. Почвенные режимы гидроморфных почв Полесья УССР. - К.: Изд. УСХА, 1990. - 174 с.

5. Прищепа А.М. Екологічна оцінка гідротермічного режиму торфових ґрунтів Західного Полісся України. Автореф. дис. на здобуття уч. ступеня канд. с.-г. наук. - Рівне, 1995. - 24 с.

6. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1986. - 416 с., ил. - (Учебники и учеб. пособия для высш. учеб. заведений).

Размещено на Allbest.ru