Воздушные и тепловые свойства почвы

Воздушные свойства почвы. К ним относятся воздухоемкость и воздухопроницаемость.
Воздухоемкость почвы — объем почвенных пор,_ содержащих воздух при влажности почвы, соответствующей наименьшей влагоемкости; выражается в процентах объема почвы. Это свойство зависит от общей и некапиллярной пористости. Чем выше их величины, тем больше воздухоемкость почвы. Структурная почва обладает лучшей воздухоемкостью по сравнению с бесструктурной.
Воздухопроницаемость почвы — свойство почвы пропускать через себя воздух. Оно имеет большое значение в газообмене между воздухом почвы и атмосферы. Хорошей воздухопроницаемостью обладают структурные почвы, а также супесчаные и песчаные. В почвах бесструктурных, глинистых, особенно переувлажнённых воздухопроницаемость и газообмен затруднены.
В практике сельскохозяйственного производства для создания благоприятного воздушного режима в почве используют различные приемы ее обработки: вспашку, боронование, культивацию и др.
Тепловые свойства почвы. Основной источник тепла в почве — лучистая энергия солнца — солнечная радиация.
Лучистая энергия солнца, поглощаясь почвой, превращается в тепловую. Часть солнечной энергии, отражаясь, излучается обратно в атмосферу. У верхней границы атмосферы солнечная радиация составляет примерно 2 кал/см2 в 1 мин. В умеренных широтах в самые активные часы (12—13 ч) к поверхности почвы, расположенной перпендикулярно к лучам, поступает от 0,8 до 1,5 кал/см2 в 1 мин. К тепловым свойствам почвы относятся: 1) теплопоглощение, 2) теплоемкость, 3) теплопроводность, 4) теплоизлучение.
Теплопоглощение — способность почвы поглощать лучистую энергию солнца. Она определяется по величине альбедо (А) в процентах. Альбедо выражает отношение отраженной энергии к общей сумме энергии, поступившей к поверхности почвы. Чем меньше альбедо, тем больше почва поглощает солнечной энергии.
На теплопоглощение почвы оказывает влияние ее окраска, влажность, покрытие растительностью, обработка. Влажные темноокращенные почвы поглощают тепла больше, чем светлоокрашенные, но у сухих почв этих же типов теплопоглощение понижается. Почвы, покрытые растительностью, поглощают тепла меньше по сравнению с почвами парового поля, без растительности.
Теплоемкость почвы — это количество тепла в калориях, необходимое для нагревания единицы массы или объема сухой почвы на 1°С. Сухие почвы имеют близкую величину теплоемкости — 0,217—0,248 (удельная теплоемкость). С увеличением уплотнения и влажности теплоемкость почв повышается; это связано с тем, что теплоемкость воды составляет 1, а воздуха — близка к нулю (0,000306). Глинистые почвы, обладающие повышенным уплотнением и влагоёмкостью, на прогревание требуют тепла больше и сам процесс происходит медленнее, поэтому их называют «холодными» почвами. По сравнению с ними песчаные почвы (рыхлые, хорошо водо- и воздухопроницаемые) прогреваются быстрее, их относят к «теплым» почвам.
Теплопроводность — способность почвы проводить тепло. Количественно она характеризуется коэффициентом теплопроводности. Он равен количеству тепла в калориях, проходящему в секунду через две противоположные грани единицы объема воды, перпендикулярные к направлению теплового потока.
Теплопроводность минеральной части почвы не превышает 0,004—0,005, у воды она составляет 0,0014, уменьшаясь у воздуха до 0,00005 кал/см в 1 с. Следовательно, теплопроводность влажных почв больше, чем сухих. Она повышается с увеличением плотности и уменьшением пористости почвы. Поэтому при рыхлении почвы весной она нагревается быстрее и меньше охлаждается при понижениях температуры воздуха. Летом при подсыхании верхнего слоя почвы теплопроводность снижается и нижние слои почвы имеют невысокую температуру, которая мало изменяется. Осенью влажные почвы сохраняют тепло, предохраняя всходы от вымерзания.
Теплоизлучение — способность почвы излучать тепловую энергию с 1 см2 поверхности в 1 с. Оно зависит от влажности почвы, содержания гумуса и состояния поверхности. Вода обладает наибольшим теплоизлучением, поэтому почвы переувлажненные, особенно глинистые, излучают тепла больше, чем сухие, песчаные. Почвы, богатые гумусом, теряют тепла меньше, они более теплые, чем почвы бедные им. Участки с невыровненной поверхностью обладают большим теплоизлучением, чем ровные.
Тепловое состояние почвы, суточное и годовое, определяется ее температурой. В годовой динамике температуры почвы наблюдается два периода: летом тепловой поток идет сверху вниз, зимой, наоборот, — от нижних горизонтов почвы к верхним. На температуру почвы оказывает влияние рельеф, свойства почвы, растительный и снежный покров. В зависимости от экспозиции склоны получают различное количество тепла: наибольшее — южные, меньше — западные и восточные и наименьшее — северные, поэтому южные склоны относятся ' к теплым, северные — к холодным.
Температура почвы зависит от механического состава, влажности и цвета. Более низкую температуру летом имеют влажные почвы, сухие почвы теплее. Температура поверхности темноокрашенных почв выше, чем почв со светлой окраской, на 5—10° С. Температура почвы, покрытой растительностью, летом ниже, чем без растений, а зимой выше. Большое влияние на температуру почвы зимой оказывает снежный покров. Наличие снега сильно уменьшает теплоизлучение, предохраняет почву от охлаждения. Под снежным покровом температура почвы всегда выше, а глубина промерзания ее меньше, чем без снега.