Тема 4. Повітряні і теплові властивості ґрунту.

Питання теми

Склад і властивості ґрунтового повітря.

Теплові властивості ґрунту.

Основні поняття: ґрунтове повітря, теплові властивості ґрунту, теплоємність, теплопоглинання, теплопровідність, тепловипромінювання.

Склад і властивості ґрунтового повітря. У ґрунті завжди міститься повітря. Воно заповнює вільні від води проміжки. Кількість повітря у ґрунті залежить від пористості і зволоженості ґрунту. При однаковій вологості у структурних ґрунтах міститься більше повітря, ніж в безструктурних. Насичення ґрунту водою зумовлює витиснення з нього повітря.

Ґрунтове повітря відрізняється за складом від атмосферного. В результаті дихання мікроорганізмів і кореневих систем рослин у ґрунтовому повітрі більше вуглекислого газу і менше кисню (табл. 1).

Таблиця 1. Склад атмосферного і ґрунтового повітря

Повітря

N₂,%

O₂,%

CO₂,%

атмосферне

ґрунтове

78

78-80

21

5-20

0,03

0,1-15,0

У ґрунтовому повітрі часто зустрічається водень, сірководень, метан, фосфористий водень, які утворюються в результаті анаеробного розкладу органічних речовин.

Склад ґрунтового повітря залежить від газообміну, якби не було постійного газообміну, склад ґрунтового повітря настільки б погіршитись, що життя рослин стало б неможливе. Тому, чим інтенсивніше обмінюється ґрунтове повітря з атмосферним, тим сприятливіші умови в ґрунті для рослин, а також для біологічних процесів.

Газообмін має велике значення для рослин. Основну масу органічної речовини вони будують завдяки асиміляції вуглекислого газу з повітря. Чим кращий газообмін у ґрунті, тим більше насичується приґрунтовий шар повітря вуглекислим газом і тим сприятливіші умови для росту рослин.

Газообмін у ґрунті залежить від таких факторів:

- температури, яка зумовлює розширення і стискання ґрунтового повітря;

- вітру, який підсилює дифузію;

- коливань атмосферного тиску;

- опадів і випаровування.

Інтенсивність газообміну залежить від структури ґрунту. У структурних ґрунтах обмін ґрунтового і атмосферного повітря здійснюється швидко, а в безструктурних ґрунтах дифузія повітря повільніша. Знижує газообмін, також, кірка, яка утворюється на поверхні ґрунту.

Газообмін залежить від щільності ґрунту, чим пухкіший ґрунт, тим більше в ньому повітря і тим швидше здійснюється аерація. Для створення сприятливого повітряного режиму здійснюють глибоку оранку, боронування, культивацію. У період вегетації рослин повітряний режим покращують, знищуючи кірку просапуванням. У заболочених ґрунтах повітряний режим покращують осушенням.

Теплові властивості ґрунту. Для розвитку рослин і життєдіяльності мікроорганізмів необхідні певні теплові умови ґрунту. Основне джерело тепла в ґрунті – сонячна енергія, в незначній мірі впливає внутрішня теплота землі і теплота, яка виділяється при окисленні і розкладі органічних речовин.

До теплових властивостей ґрунту належать теплопоглинання, тепловипромінювання, теплоємність і теплопровідність.

Теплопоглинання – це здатність ґрунту поглинати тепло сонячних променів. Теплопоглинанна залежить від кольору ґрунту, темні ґрунти поглинають більше тепла, ніж світлі. На теплопоглинання впливає рельєф. Ділянки ґрунту, які мають нахил на південь, поглинають сонячного тепла більше, ніж ґрунти північних схилів. Рослинний покров зменшує теплопоглинання.

Тепловипромінювання – це віддача ґрунтом теплоти в атмосферу. Залежить від вологості ґрунту, чим більше в ньому води, тим сильніше він втрачає теплоту, і навпаки. Ґрунти, які містять багато гумусу, випромінюють менше тепла, ніж бідні на нього ґрунти. Зменшує втрату теплоти рослинний покрив, а зимою – сніговий.

Теплоємність – це здатність ґрунту вбирати в себе ту чи іншу кількість теплоти. Вона вимірюється кількістю тепла в калоріях, яка необхідна для нагрівання 1 см³ чи 1 г ґрунту на 1^оС. Складові частини ґрунту мають різну теплоємність: вода – 1; гумус – 0,477; глина – 0,233; кварц 0,198. Найменша теплоємність у ґрунтового повітря.

Теплоємність ґрунту залежить від вологості, чим вологіший ґрунт, тим більше теплоти треба для його нагрівання. Саме тому, піщані ґрунти тепліші, ніж глинисті, також вони повільніше охолоджуються. Весною піщані ґрунти можна обробляти на 2-3 тижні раніше, ніж суглинисті ґрунти.

Теплопровідність – це здатність ґрунту проводити теплоту від нагрітих шарів до холодних. Вона залежить від теплопровідності складових частин ґрунту. Найменшу теплопровідність має повітря, трохи більшу – вода, найбільшу – мінеральні речовини ґрунту. Гумус – поганий провідник теплоти. Чим більше гумусу і повітря у ґрунті, тим гірше він проводить тепло, тобто тим довше він утримує акумульовану сонячну енергію. І навпаки, ґрунти, які містять мало гумусу, безструктурні, щільні, з невеликим вмістом повітря, сильно зволожені, втрачають тепло дуже швидко.

Отже, ґрунт обов’язково повинен містити повітря. Ґрунтове повітря відрізняється за складом від атмосферного, воно містить більше вуглекислого газу і менше кисню.

Для розвитку рослин і життєдіяльності мікроорганізмів необхідні певні теплові умови ґрунту. Здатність ґрунту накопичувати і утримувати тепло залежить від теплових властивостей, таких як теплопоглинання, тепловипромінювання, теплоємність і теплопровідність.