Теплофизические свойства и тепловой режим дерново-подзолистой почвы под насаждениями земляники в условиях Алтайского края
Теплофизическое состояние почвы характеризуется совокупностью комплекса теплофизических свойств, термического режима, формирующегося в ее профиле, и тепловых потоков, проходящих через верхний слой почвы при поступлении солнечной инсоляции; описание.
| Рубрика | Сельское, лесное хозяйство и землепользование |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 09.12.2024 |
| Размер файла | 24,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Теплофизические свойства и тепловой режим дерново-подзолистой почвы под насаждениями земляники в условиях Алтайского края
Патрушев В.Ю.
Аннотация
Теплофизическое состояние почвы характеризуется совокупностью комплекса теплофизических свойств, термического режима, формирующегося в ее профиле, и тепловых потоков, проходящих через верхний слой почвы при поступлении солнечной инсоляции. При этом имеется возможность посредством орошения создавать в корнеобитаемом горизонте почвенного профиля благоприятные агрофизические свойства и регулировать оптимальное поступление тепла и влаги, которое обеспечивает интенсивность биологических процессов и тем самым жизнедеятельность земляники садовой. почва термический солнечный
Ключевые слова: дерново-подзолистая почва, теплоемкость, температура, теплопроводность, температуропроводность, теплопоток, влажность, орошение.
Patrushev V. Yu.
THERMOPHYSICAL PROPERTIES AND THERMAL REGIME OF SOD-PODZOLIC SOIL UNDER STRAWBERRY PLANTINGS IN THE CONDITIONS OF THE ALTAI TERRITORY
Abstract: the thermophysical state of the soil is characterized by a combination of a complex of thermophysical properties, the thermal regime formed in its profile, and heat flows passing through the upper layer of the soil when solar insolation enters. At the same time, it is possible through irrigation to create favorable agrophysical properties in the root-inhabited horizon of the soil profile and regulate the optimal supply of heat and moisture, which ensures the intensity of biological processes and thereby the vital activity of strawberries.
Keywords: sod-podzolic soil, heat capacity, temperature, thermal conductivity, thermal conductivity, heat flow, humidity, irrigation.
Введение
Урожайность земляники садовой главным образом определяется теплофизическим состоянием почвы, которое является совокупностью комплекса теплофизических свойств, термического режима, формирующегося в ее профиле и тепловых потоков, проходящих через верхний слой почвы при поступлении солнечной инсоляции. В результате в дерново-подзолистой почве возможно создание благоприятных агрофизических свойств и оптимального количества тепла и влаги, которые обеспечивают в почвенном профиле интенсивность биологических процессов, пищевой режим и тем самым жизнедеятельность растений [1-2]. При этом теплопотоки в почве напрямую зависят от температурного профиля и теплопроводности ее гумусового горизонта. На данный момент знания о теплофизическом состоянии почвенного покрова при возделывании земляники в садах Алтайского Приобья практически отсутствуют [3]. Поэтому исследования состояния тепла и влаги в почве под различными агрокультурами весьма актуальны. В этой связи нами были проведены исследования таких показателей дерново-подзолистой почвы, как теплоемкость, тепло- и температуропроводность, а также теплоусвояемость, температура и теплопоток в период вегетации ягодной культуры летом 2023 года.
Объекты и методы
Объектом исследований выбран чернозем обыкновенный среднесуглинистого гранулометрического состава под насаждениями рябины Алой. Температурный режим был изучен полевым зондом, датчики которого DSI8D20 созданы по технологии I-Wire фирмой "Dallas Semiconductor-Maxim", США [4]. Этот тип датчиков зарегистрирован в Госреестре средств измерений под №23169-02 и допущен к использованию в России. Использованы также расчетные методы [5-7]. Влажность почвы определена термостатно-весовым методом [8]. Измерения показателей проводились в течение вегетации до глубины один метр через каждые 10 см. Затем рассчитывались суммы температур и полезные запасы влаги (ПЗВ) по генетическим горизонтам. Кроме того, был изучен суточный ход температуры в начале и конце теплого времени года.
Результаты исследований
Агротехника ухода за земляникой, как правило, сводятся к прополке сорняков, рыхлению, к периодическим поливам, внесению органики и удалению ненужных побегов [9-10]. При этом влажность необходимо поддерживать на уровне 75-80% НВ при поливной норме до 20 л/м 2, чтобы на поверхности почвы не было луж. Сохранения ягодной культуры в зимнее время проводят задержание снега или используют укрывной материал.
Наблюдения за температурным режимом в корнеобитаемом слое дерновоподзолистой почвы проводились в течение вегетации земляники сорта "Первоклассница" летом 2023 года на глубинах от нуля до 30 см через каждые 3 часа (табл. 1).
Таблица 1. Динамика влажности и теплофизических коэффициентов в гумусовом горизонте дерновоподзолистой почвы под насаждениями земляники летом 2023 года
|
U, %, ТФК |
Срок наблюдений |
||||||
|
04.05 |
18.05 |
31.05 |
02.06 |
20.06 |
30.06 |
||
|
U |
21,6 |
51,7 |
17,6 |
16,0 |
49,2 |
17,5 |
|
|
Ср |
2,41 |
3,32 |
2,23 |
2,16 |
3,24 |
2,20 |
|
|
X |
1,10 |
1,38 |
1,09 |
1,08 |
1,28 |
0,91 |
|
|
в |
1,64 |
2,15 |
1,56 |
1,55 |
2,05 |
1,46 |
Продолжение:
|
03.07 |
17.07 |
31.07 |
02.08 |
22.08 |
31.08 |
05.09 |
20.09 |
||
|
U |
47,8 |
27,0 |
22,2 |
52,1 |
20,7 |
12,6 |
10,3 |
8,9 |
|
|
Ср |
3,10 |
2,25 |
2,34 |
3,38 |
2,34 |
1,86 |
1,78 |
1,67 |
|
|
X |
1,23 |
1,08 |
1,18 |
1,40 |
1,13 |
0,95 |
0,90 |
0,84 |
|
|
в |
1,93 |
1,68 |
1,44 |
2,15 |
1,37 |
1,26 |
1,20 |
1,13 |
Примечание: здесь U - относительная влажность почвы (%), Ср - объемная теплоемкость, 106 Дж/(м 3 к), X - теплопроводность, Вт/(м К), теплоусвояемость, 10-3 Кг/(К-1 с-3/2).
В течение вегетационного периода были проведены четыре полива большим объемом воды, который обеспечил влагосодержание в почве, равное ее полной влагоемкости. Первый пришелся на 18 мая, когда почвенное увлажнение в конце весны резко снизилось из-за отсутствия атмосферных осадков до критического уровня близкого к ВЗ. Последующие оросительные мероприятия реализованы 20 июня, 3 июля и 2 августа. Проведенные согласно методике С.В. Макарычева [3] расчеты показали, что сразу после орошения объемная теплоемкость достигала наибольшего значения, превышающего 3,0х 106 Дж/(м 3 К). Аналогичные изменения претерпели также коэффициенты теплопроводности и теплоусвояемости, максимум которых составил 2 августа 1,40 Вт(м К) и 2,15х 103 Кг/(К-1 с-3/2). В сроки наблюдений, когда орошение не проводилось, увлажнение снижалось до уровня, близкого к НВ, который обеспечивал благоприятные условия для земляники. Тем не менее, были проведены еще 3 полива, поэтому только в конце августа после полного прекращения искусственногоорошения влажность чернозема стала снижаться и уже 31.08 составила в корнеобитаемом слое 12,6%, что составило 0,75 НВ, а 20 сентября до 8,9% от массы почвы. Следует отметить, что рассмотренный период вегетации, особенно в фазы цветения и плодоношения характеризовался периодическими атмосферными осадками и, как правило, не требовал оросительных мелиораций. Исследования теплового режима дерновоподзолистой почвы под насаждениями земляники были продолжены летом 2023 года, результаты которых содержатся в табл. 2.
Таблица 2. Особенности температурного режима в гумусово-аккумулятивном горизонте (0--40 см) дерново подзолистой почвы летом 2023 года.
|
Т, 0С |
Срок наблюдений |
||||||||||
|
20.06 |
30.06 |
03.07 |
17.07 |
31.07 |
02.08 |
22.08 |
31.08 |
05.09 |
20.09 |
||
|
Поверхность почвы |
|||||||||||
|
Т 13.00 |
28,5 |
17,0 |
19,0 |
19,0 |
22,5 |
24,0 |
16,0 |
19,5 |
22,5 |
21,0 |
|
|
Т 01.00 |
22,0 |
18,5 |
22,0 |
22,5 |
24,0 |
25,5 |
20,5 |
20,0 |
22,5 |
21,5 |
|
|
Ет |
142,0 |
108,0 |
116,5 |
143,0 |
159,0 |
169,5 |
126,0 |
139,5 |
152,5 |
149,0 |
|
|
Глубина 10 см |
|||||||||||
|
Т 13.00 |
28,5 |
17,0 |
18,5 |
19,0 |
21,5 |
23,0 |
15,5 |
19,0 |
22,5 |
20,5 |
|
|
Т 01.00 |
17,0 |
18,5 |
21,5 |
21,5 |
23,5 |
24,5 |
19,5 |
20,0 |
22,5 |
21,5 |
|
|
Ет |
167,5 |
123,5 |
137,0 |
140,5 |
153,5 |
164,0 |
121,5 |
137,5 |
151,0 |
148,0 |
|
|
Глубина 20 см |
|||||||||||
|
Т 13.00 |
28,5 |
17,0 |
18,5 |
19,5 |
21,0 |
22,5 |
15,5 |
19,0 |
22,5 |
21,0 |
|
|
Т 01.00 |
17,0 |
18,5 |
21,0 |
21,0 |
23,0 |
24,0 |
19,0 |
20,0 |
22,5 |
21,5 |
|
|
Ет |
168,0 |
123,0 |
136,5 |
140,5 |
154,0 |
161,5 |
120,0 |
136,5 |
153,0 |
150,0 |
|
|
Глубина 30 см |
|||||||||||
|
Т 13.00 |
28,0 |
16,5 |
18,0 |
19,0 |
20,5 |
22,0 |
15,5 |
18,5 |
22,0 |
20,5 |
|
|
Т 01.00 |
17,5 |
17,5 |
20,0 |
20,5 |
22,0 |
21,5 |
18,0 |
19,0 |
22,0 |
21,0 |
|
|
Ет |
165,5 |
120,0 |
131,5 |
138,0 |
148,0 |
154,0 |
115,5 |
132,5 |
150,0 |
146,5 |
Как показывают данные табл. 2 летние месяцы были не жаркими. Так, поверхность почвы на глубине 0,5 см прогрелась до 28,50 только 20 июня, а в последующие месяцы ее температура не поднималась выше 240. Кроме того, во второй половине вегетации (конец июня) имело место выпадение атмосферных осадков. На глубинах 10 и 20 см температуры почвы слабо отличались от поверхности, поскольку их изменения не превышали одного градуса. Менее прогретой на 1-2 градуса оказалась почва на глубине 30 см. Таким образом, корнеобитаемый слой почвы под насаждениями земляники в течение лета сохранял стабильное температурное поле, о чем свидетельствуют суточные суммы температур. Нужно отметить, что прогревание в час ночи было выше, чем в час дня. Очевидно, в течение суток накопление тепла наблюдалось в послеобеденное время и сохранялось достаточно долго, вплоть до рассвета, на что указывают результаты температурных измерений. В табл. 3 показана динамика температуры на поверхности почвы и на глубине 20 см и тепловые потоки в течение определенных часов суток согласно "Руководству по градиентным измерениям..." (1964).
Таблица 3. Теплопотоки (Р) в гумусовом горизонте (0-20 см) в течение суток. 2023 год.
|
Срок |
700 |
1000 |
1300 |
1600 |
1900 |
100 |
700 |
|
|
30.06.23, X = 0,91 Вт/(м К) |
||||||||
|
Т 0, 0С |
17,0 |
17,5 |
18,0 |
19,0 |
20,5 |
18,5 |
16,5 |
|
|
Т 20, 0С |
17,0 |
16,5 |
17,0 |
18,0 |
18,0 |
18,0 |
17,0 |
|
|
ДТ 0-20, 0С |
0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,5 |
0,5 |
-0,5 |
|
|
Р, Вт/м 2 |
0 |
4,6 |
4,6 |
4,6 |
6,8 |
2,3 |
-2,3 |
|
|
30.07.23, X = 1,18 Вт/(м К) |
||||||||
|
Т 0, 0С |
20,5 |
20,5 |
22,0 |
24,0 |
24,5 |
23,0 |
20,5 |
|
|
Т 20, 0С |
21,0 |
20,0 |
21,5 |
22,0 |
23,5 |
22,5 |
20,5 |
|
|
ДТ 0-20, 0С |
-0,5 |
0,5 |
0,5 |
2,0 |
1,0 |
0,5 |
0 |
|
|
Р, Вт/м 2 |
-3,0 |
3,0 |
3,0 |
11,0 |
5,9 |
3,0 |
0 |
|
|
30.08.23, X = 0,95 Вт/(м К) |
||||||||
|
Т 0, 0С |
18,0 |
17,5 |
18,5 |
22,0 |
22,5 |
21,5 |
18,5 |
|
|
Т 20, 0С |
18,5 |
18,0 |
18,5 |
19,5 |
20,5 |
20,5 |
19,0 |
|
|
ДТ 0-20, 0С |
-0,5 |
-0,5 |
0 |
2,5 |
2,0 |
1,0 |
-0,5 |
|
|
Р, Вт/м 2 |
-2,4 |
-2,4 |
0 |
11,9 |
9,5 |
4,8 |
-2,4 |
Суточная сумма потоков тепла в отмеченные сроки наблюдений составила 22,7, 25,9, 19,6 Вт/м 2 соответственно.
При этом проведен анализ тепловых потоков, имевших место в течение суток тридцатого числа каждого летнего месяца согласно проведенной нами выборке. Здесь представлены температуры на поверхности почвы и на глубине 20 см, а также их разность. Используя закон Фурье в виде уравнения [Р] = X ДХ/ДТ, рассчитаем величину теплопотоков в данный момент времени за одну секунду, которые содержатся в табл. 3. Рассматривая значения теплопотоков, соответствующих семи часам утра, можно отметить, что 30 июня он оказался равен нулю. А в июле и августе был отрицательным, это значит, что на глубине 20 см температура в эти месяцы превышала температуру поверхности, и тепло выходило из почвы в атмосферу. Такое же явление наблюдалось и 30 августа. В течение летних месяцев максимальное количество теплоты поступало в почву с 16 до 19 часов дневного времени. Так, в июле суточный теплопоток, соответствующий данному моменту времени, наблюдался в июле и равнялся 25,9 Вт/м 2.
Выводы
1. Под влиянием орошения объемная теплоемкость возрастает до 3,0х 106 Дж/(м 3 К). Увеличились также коэффициенты теплопроводности и теплоусвояемости, максимум которых был отмечен 2 августа и составил 1,40 Вт (м К) и 2,15х 103 Кг/(К-1 с-3/2). В отсутствии поливов за счет атмосферных осадков влажность почвы в фазы цветения и плодоношения оставалась в пределах 0,8-0,9 НВ, что обеспечивало благоприятные условия для земляники. В конце сентября имело место падение увлажнения до 8-9% от массы почвы.
2. Летние месяцы 2023 года были прохладными. Во второй половине вегетации (конец июня) имело место выпадение атмосферных осадков. На глубинах 10 и 20 см температуры почвы были сопоставимы с поверхностью, а на 30 см оказались ниже на 20С. В результате корнеобитаемый слой почвы в течение лета сохранял стабильное температурное поле, о чем свидетельствуют суточные суммы температур.
3. Рассматривая значения теплопотока, соответствующего семи часам утра, можно отметить, что 30 июня он оказался равен нулю. А в июле и августе был отрицательным, это значит, что тепло выходило из почвы в атмосферу. Такое же явление наблюдалось и 30 августа. В течение летних месяцев максимальное количество теплоты поступало в почву с 16 до 19 часов дневного времени. Так, в июле суточный теплопоток наблюдался в июле и равнялся 25,9 Вт/м 2.
Список литературы
1. Бурлакова Л.М. Плодородие Алтайских черноземов в системе агроценоза. - Новосибирск: Наука СО, 1984. - 88 с.;
2. Горяев В.Е. Агрофизические основы и методы регулирования гидротермического режима почв. - Новосибирск: СО РАН, 2003. - 135 с.;
3. Макарычев С.В. Теплофизические основы мелиорации почв: учеб. пособие / С.В. Макарычев, М.А. Мазиров. - Москва, 2004. - 278 с.;
4. Говорова Г.Ф. Земляника /Г.Ф. Говорова, Д.Н. Говоров. - М.: Изд. Дом МСП, 2003. - 160 с.;
5. Звонарев Н.М. Земляника. Клубника. Сорта, уход, сезонный календарь. - М.: Центрполиграф, 2010. - 128 с.;
6. Болотов А.Г. Электронный измеритель температуры почвы. / А.Г. Болотов, Ю.В. Беховых, С.В. Макарычев // Проблемы природопользования на Алтае: сб. науч. тр. - Барнаул: Изд-во АГАУ, 2001. - С. 87-91.;
7. Болотов А.Г. Определение профильного распределения температуры почвы на основании температуры ее поверхности /А.Г. Болотов, Е.В. Шеин, М.А. Мазиров, А.И. Мартынов // Земледелие. - 2018. - № 7. - С. 26-29.;
8. Макарычев С.В. Физические свойства, гидротермические режимы почв и методы их исследования: учебное пособие. - -Барнаул: Изд во АГАУ, 2020. - 57 с.;
9. Болотов А.Г. Измерение влажности почв методом частотной диэлькометрии /А.Г. Болотов, Т.А. Карась, А.А. Лёвин и др. // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. - 2013. - № 12 (110). - С. 36-39.;
10. Вадюнина А.Ф. Методы исследования физических свойств почвы /А.Ф. Вадюнина, З.А. Корчагина. - М.: Агропромиздат, 1986. - 416 с. 2020. - 57 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Биологические особенности роста и развития моркови. Характеристика дерново-подзолистой почвы. Расчет урожайности по приходу ФАР, влагообеспеченности и плодородию почвы. Агротехника возделывания культуры: внесение удобрений, обработка почвы, посадка.
курсовая работа [635,5 K], добавлен 03.10.2013Влияние разных по интенсивности систем обработки на агрофизические свойства почвы и урожайность полевых культур. Ресурсосберегающие системы удобрений и защиты растений в регулировании показателей дерново-подзолистой супесчаной почвы и урожайности рапса.
дипломная работа [129,5 K], добавлен 27.07.2015Сравнительное исследование показателей плодородия дерново-подзолистой почвы Московской области, находящейся под пашней и аналогичной почвы, находящейся в залежном состоянии более 10 лет. Морфологические описания исследуемых почв. Агрегатный анализ почв.
дипломная работа [91,4 K], добавлен 23.09.2012Особенности почвы, ее некоторые свойства. Методы воздействия на почвы. Специфика определения свойств почвы. Мелиорация - комплекс приемов по улучшению свойств почвы. Почва для растений защищённого грунта. Основные правила составления плодородного грунта.
реферат [15,6 K], добавлен 29.09.2011Определение влияния кислотности дерново-подзолистой почвы на урожайность сельскохозяйственных культур и накопление радионуклидов 137Cs и 90Sr продукцией на фоне NPK. Эффективность известкования при поступлении 90Sr в растительность луговых агроценозов.
курсовая работа [54,0 K], добавлен 04.06.2013Преимущества применения влаго- и ресурсосберегающих технологий в основных зонах возделывания сельхозкультур. Влияние удобрений на агрофизические свойства почвы. Действие разных систем обработки и удобрений на урожайность сельскохозяйственных культур.
курсовая работа [471,5 K], добавлен 21.08.2015Факторы почвообразования лесхоза Архангельского Приморского района. Характеристика почвенного разреза и места его закладки. Анализ свойств горизонтов почвенного профиля. Агрохимические свойства подзолистой почвы и разработка предложений по улучшению.
курсовая работа [28,5 K], добавлен 11.11.2011Обзор приемов механического воздействия на верхний слой почвы с целью регулирования влажности, рыхления, выравнивания поверхности, уничтожения сорняков. Описания рабочих органов и особенностей применения дискового и лемешного лущильника, дисковых орудий.
статья [442,7 K], добавлен 10.03.2013Основные задачи основной обработки почвы. Применение обработки вместо вспашки. Посев в лунки. Обработка сохой и ралом. Плужная обработка почвы. Максимально развернутая технология обработки почвы. Безотвальная обработка почвы. Минимальная обработка почвы.
реферат [763,9 K], добавлен 17.05.2016Исследование механического состава и физических, химических и биологических свойств почвы, механизмов самоочищения почвы. Анализ влияния почв на температурно-влажностный режим животноводческих помещений, санитарно-гигиеническое состояние территории ферм.
реферат [36,1 K], добавлен 24.01.2012Агрохимическая характеристика светло-каштановой почвы опытного участка. Содержание легкорастворимых солей в водной вытяжке. Агрофизические и агрохимические свойства светло-каштановой почвы под воздействием многолетних трав. Динамика объемной массы почвы.
курсовая работа [49,2 K], добавлен 18.09.2012Определение понятия и сущности почвы как особого природного тела, тончайшего слоя земной коры. Рассмотрение физико-химических и физических свойства почвы. Анализ влияния на состав и свойства поверхностных, подземных вод, всю гидросферу и атмосферу Земли.
контрольная работа [20,2 K], добавлен 16.11.2014Диагностика почвы по ее морфологическим признакам. Факторы почвообразования. Интерпретация физических свойств почвы: гранулометрический состав, плотность твердой фазы и сложения, порозность. Количество гумуса и характер его распределения по профилю.
курсовая работа [116,6 K], добавлен 28.07.2011Агроклиматическая характеристика Пошехонского района. Анализ агрохимических свойств почвы. План внесения органических удобрений в севооборот в период ротации. Определение потребности почвы в известковании. Баланс гумуса, питательных веществ в севообороте.
курсовая работа [125,0 K], добавлен 06.03.2015Задачи и виды дополнительной обработки почвы. Классификация машин и орудий. Зубовые и дисковые бороны. Уплотнение верхнего слоя почвы катками. Междурядная обработка почвы в посевах в целях рыхления почвы, внесения удобрений, уничтожения сорняков.
презентация [228,7 K], добавлен 22.08.2013Технологии предпосевной обработки почвы. Основные виды механической обработки почвы. Агротехнические требования к предпосевной обработке почвы. Настройка комбинированных агрегатов до выезда в поле. Минимизация интенсивности и глубины обработки почвы.
реферат [427,4 K], добавлен 29.06.2015Почвенно-климатические и экономические условия сельскохозяйственного предприятия. Определение потребности совхоза "Чистюньский" в кормах. Агроэкономическое обоснование структуры посевных площадей и разработка системы обработки почвы в севообороте.
курсовая работа [110,7 K], добавлен 08.01.2015Понятие почвы как среды обитания различных микроорганизмов, ее сущность, классификация и свойства. Основные виды, характеристика жизнедеятельности и методы определения состава микроорганизмов почвы, а также их роль в формировании почв и их плодородия.
курсовая работа [36,0 K], добавлен 21.06.2010Рассмотрение плодородия почвы как способности удовлетворять потребности растений в элементах питания и воде. Виды плодородия почв, роль гумуса. Изучение плодородия почв с помощью космических методов. Обзор динамики свойств почвы Чувашской республики.
курсовая работа [32,2 K], добавлен 29.03.2011Механический состав, основные физические свойства, структура и тип почвы. Санитарно-химический анализ: определение наличия аммиака, нитритов, хлоридов, мочи и экскрементов. Санитарно-биологическое, бактериологическое, энтомологическое исследование почвы.
курсовая работа [34,7 K], добавлен 21.05.2012
