На глубине 0,2 м (в абсолютно сухом состоянии), Владимирский НИИ сельского хозяйства

В качестве базовой характеристики теплофизических свойств используется карта температуропроводности почвы при сухом состоянии (рис. 2.12). Для ее создания применяется педотрансферная функция, связывающая температуропроводность с гранулометрическим составом с учетом плотности почвы и содержания гумуса.

Затем определяется температуропроводность при определенных гидрологических константах (109). В суглинистых почвах максимум температуропроводности соответствует ВРК (влажности разрыва капиллярных связей). В более дисперсных, глинистых, где ВРК не выражена, максимум температуропроводности приближен к ВЗ (влажности завядания). В супесчаных почвах он наблюдается при НВ (наименьшей влагоемкости), а в песчаных при КВ (капиллярной влагоемкости).

Приуроченность экстремальных значений температуропроводности к различным, зависящим от гранулометрического состава гидроконстантам во многом определяется характером и степенью обводненности почвенных пор. В этом отношении почвы, имеющие разный гранулометрический состав, существенно отличаются. Так, в поровом пространстве суглинистых почв преобладают мелкие поры (менее 3 мкм), на долю которых приходится до 51% от общей порозности, а на долю средних (3-60 мкм) и крупных (более 60 мкм) пор приходится соответственно 29 и 20 % объема общей порозности. При таком характере почвенной порозности хорошо выражена гидроконстанта, называемая ВРК, приближающаяся к 0,7 НВ.

При ВРК в суглинистых почвах обводнено около 44% общей порозности, а вся влага удерживается только в системе мелких пор, что обуславливает пленочно-связанное состояние почвенной влаги и ее активное участие в кондуктивной теплопередаче. В то же время 56% общей порозности, или 30% объема почвы, представленной системой крупных и средних пор, не обводнено при ВРК, что обеспечивает благоприятные условия для термодиффузионного передвижения молекул парообразной влаги. Таким образом, при влажности, равной ВРК, в суглинистых почвах создаются наилучшие условия для комбинированного переноса тепла. Очевидно, в суглинках такая степень увлажнения характеризует не только состояние разрыва капиллярных связей в почве, но и состояние восстановления диффузной связи в ее поровом пространстве.

Супесчаные почвы имеют свои особенности. Так, в них преобладают крупные и средние поры, составляющие до 70% общей порозности, что обусловливает дискретное состояние почвенной влаги во всем интервале естественного увлажнения почвы. При НВ в них обводнено всего 45% порового пространства, а крупные поры и большая часть средних заняты воздухом. Поэтому в супесчаных почвах влага приобретает свойства капиллярно-связанного водного тела, обеспечивающего высокую кондуктивную теплопередачу только при увлажнении, близком к НВ. При этом 55% пор, которые остаются необводненными при НВ и представляют газообразную фазу почвы, обеспечивают вполне благоприятные условия для термодиффузии молекул пара и переноса ими тепла. В результате при НВ обеспечивается наилучший комбинированный механизм теплопереноса, т. е. максимум температуропроводности.

В глинистых почвах поровое пространство в основном представлено системой мелких пор, в то время как крупные практически отсутствуют. Это обуславливает смещение максимума температуропроводности к ВЗ.

В песчаных почвах нет мелких и мало средних пор. Наибольшая доля принадлежит макропорам (более 600 мкм), поэтому комбинированный механизм теплопередачи максимально проявляется при высокой степени почвенного увлажнения – капиллярной влагоемкости.

При уточнении показателей температуропроводности в зависимости от увлажнения учитываются и другие особенности различных типов почв: гумусированность, морфологическое строение и т. д. (рис. 2.13).

Для перевода картосхем температуропроводности в показатели температурного состояния почвы основываются на учете средних показателей температуры воздуха за период 5 – 10 дней и температуры почвы на глубине 0,2 м в нескольких точках с известными уточненными показателями температуропроводности при соответствующем данному времени гидротермическому состоянию почвы.

Рисунок. 2.13. Температуропроводность генетических горизонтов: