Вопрос 52. Тепловой баланс почв

Тепловой баланс для жизни растений и микроорганизмов почвы играет, не меньшую роль, чем водный и пищевой, с которыми он неразрывно связан. Тепловой баланс состоит из поступления и расходования тепла в почве и выражается в калориях на 1 см2. Многие источники прихода и расхода тепла недостаточно точно определяются, а поэтому тепловой баланс почвы исчисляется с приближенной точностью. Его можно выразить формулой: R + V+P + B = О, где R — радиационный баланс, V — тепло, идущее на испарение, Р — вертикальный турбулентный поток тепла, В — теплооборот в почве.

Кроме лучистой энергии (основного источника), почва получает тепло от биологических, экзотермических и физико-химических процессов. Выделение тепла микроорганизмами обусловливается разложением органического вещества в почве. Тепло образуется в результате неполного использования энергии окисления органических веществ при синтетических процессах, на что в клетке расходуется 15—50% общей превращенной энергии микроорганизмами, а остальная в форме тепла выделяется в окружающую среду (А. Н. Клечетов). Этот биологический процесс широко используется в парниках и теплицах при закладке большого количества навоза.

В поле, где вносят невысокие дозы органических удобрений, выделяемое микроорганизмами тепло почти не влияет на температуру почвы. Незначительное количество тепла выделяется и во время химических реакций. При физико-химическом взаимодействии почвы и воды, где влага находится только в поглощенном состоянии, выделяется теплота смачивания. Она проявляется в почвах с повышенным содержанием коллоидов и образуется в результате уменьшения кинетической энергии молекул воды, адсорбируемых на поверхности почвенных частиц, и гидратации поглощенных катионов. Многие исследователи утверждают, что при выделении теплоты смачивания возможно увеличение температуры до 10°.

К другим источникам относят теплоту недр земли. Однако приток тепла из глубинных слоев к поверхности почвы очень мал. По данным А. В. Клоссовского, он не превышает 54 калории на 1 см2 в год.

Незначительное количество тепла поступает в почву при выпадении теплого дождя. Выделяется теплота и при кристаллизации воды, ее конденсации и замерзании. Тепло, поглощенное земной поверхностью, расходуется на испарение, турбулентный обмен между атмосферой и поверхностью почвы и в почве, таяние снега и льда, эндотермические реакции, физико-химические и биологические процессы.

Тепловой баланс в почве постоянно колеблется под влиянием деятельности человека. Потепление или похолодание могут вызвать и многие природные причины: ядерные реакции земной коры, изменение направления холодных и теплых морских течений, изменение морских берегов, горообразование и пр. Частные изменения теплового баланса происходят в результате увеличения или уменьшения зеркала искусственных морей, озер и водоемов, растительного покрова, осушения и орошения земель, мульчирования, проявления водной и ветровой эрозии.