ТЕПЛОВИЙ РЕЖИМ ҐРУНТУ

Тепловий режим ґрунту, який являє собою сукупність явищ надходження, переносу, акумуляції і віддачі тепла, належить до важливих екологічних факторів. Разом з водним режимом він визначає динаміку ґрунтоутво­рювальних процесів, інтенсивності хімічних, фізико-хімічних, біохімічних і біологічних процесів.

Температура ґрунту залежить від температури повітря та від харак­теру самого ґрунту. Головним джерелом тепла є сонячна енергія. Незначна кількість тепла надходить до ґрунту із глибинних шарів Землі, а також утворюється внаслідок розкладу органічних речовин (перегною, рослин­них решток, побутових міських відходів).

Завдяки власній теплопровідності температурний режим ґрунту ха­рактеризується значною стабільністю. До теплових властивостей ґрунту належать: теплопоглинальна здатність, теплоємність і теплопровідність.

Теплопоглинальна здатність ґрунту характеризує його можливості поглинати і відбивати сонячну енергію. Цей показник називають аль­бедо, тобто кількість короткохвильової сонячної радіації, відбитої повер­хнею ґрунту, що виражається у відсотках загальної сонячної радіації, яка досягає поверхні Землі. Наприклад, альбедо чорнозему становить 8-14%, сірозему — 10-25, глини — 16-23, піску — 34-40, пшениці — 10-25, трави зеленої — 26, трави висохлої — 19, бадилля картоплі — 19%. Отже, темні, багаті на гумус чорноземи поглинають більше сонячної радіації, ніж сіроземи.

Важливою особливістю ґрунтів є їх теплоємність (тобто здатність поглинати тепло), яка характеризується кількістю тепла в калоріях, необхідних для нагрівання одиниці маси 1 г, або об’єму 1 см³ на l^oC. Розрізняють масову (або питому) і об’ємну теплоємність ґрунтів. На­приклад, для піску кварцового вагова теплоємність становить 0,16, а об’єм­на — 0,517, для глини — відповідно 0,233 і 0,577, для торфу — 0,477 і 0,611, для води — 1,00 і 1,00.

Оскільки вода має більшу теплоємність, ніж компоненти ґрунту, то для підвищення температури вологого ґрунту потрібно більше соняч­ної енергії, ніж для сухого.

Ґрунти здатні проводити тепло, тобто характеризуються тепло­провідністю, яка вимірюється кількістю тепла в калоріях, що проходить в 1 с через 1 см² шару ґрунту завтовшки 1 см. У ґрунтах тепло прохо­дить через різні структури — мінеральну і органічну фазу, повітря і воду, однак кожна з цих структур відрізняється своєю теплопровідністю. Наприклад, для кварцу вона становить 0,0024, для торфу — 0,00027, для води — 0,00136, а для повітря всього 0,00006. У середньому теплопро­відність мінеральної частини в 100 разів більша, ніж повітря, а води — в 28 разів. Тому чим вологіший ґрунт, тим більша його теплопровідність, а чим він пухкіший, тим тепліший.

Як бачимо, основним показником теплового режиму є температура ґрунту, яка визначається надходженням сонячної енергії і тепловими властивостями самого ґрунту. Крім клімату і властивостей ґрунту вона залежить від рельєфу (долина і плакор, південний чи північний схил), рослинного і снігового покриву, механічного складу і забарвлення. Для температури ґрунту характерна добова і річна періодичність. Максималь­на температура поверхні ґрунту спостерігається близько 13 год, мінімаль­на — перед сходом сонця. Вдень поверхня ґрунту нагрівається, а її тем­пература з глибиною зменшується; вночі спостерігаємо зворотний про­цес: різке охолодження, яке з глибиною зменшується. В річному ході тем­ператури вирізняються два періоди: літній (нагрівальний) з потоком теп-

Таблиця 3.6

Температурні вертикальні градієнти середовища (ТВГС) насаджень різних еколого-фітоценотичних поясів м. Львова (13—14 год, заміри на висоті 1,5 м і на глибині ґрунту 5 см)

ЕДАФІЧНІ ФАКТОРИ

ла від верхніх шарів до нижніх і зимовий (охолоджуючий) з потоком тепла від нижніх до верхніх шарів.

Влітку температура ґрунту нижча, ніж повітря, зимою — вища. Денні коливання температури повітря проявляються на глибині їм, але вони там незначні. В Середній Європі добові коливання на глибині 15 см навіть в найспекотніший місяць літа не перевищують 6°С, а на глибині ЗО см - 2°С.

Стабільний температурний режим надзвичайно важливий для меш­канців ґрунту, тому що сильні його коливання, як правило, для них є несприятливими. Температурні особливості різних горизонтів ґрунту примушують грунтових тварин переміщатись з одного горизонту в інший, створюючи для них небезпечні умови. Наприклад, личинки мармурово­го хруща зиму проводять на глибині близько 50 см, а навесні, в міру підвищення температури, піднімаються все вище і вище і в кінці квітня концентруються на глибині 10 см. Тут личинки проводять літо, чим ко­ристуються лисиці, їжаки, борсуки, які полюють на них, поїдаючи їх у величезній кількості.

Давнє уявлення, що мікроклімат — це лише властивості приземного шару повітря, а зона існування коріння є галуззю грунтознавства, не спри­яло зародженню у біологів думки про можливість різної пристосованості надземних і підземних органів рослин до температури. Ближче усіх до цієї комплексної проблеми підійшов С.І.Радченко, який розробив еко- лого-фізіологічні основи вчення про температурні (горизонтальні і вертикальні) градієнти середовища і рослини.

Вивчення температурних градієнтів насаджень м.Львова у чотирьох еколого-фітоценотичних поясах міста (приміський ліс — І ЕФП, парк — II ЕФП, сквер — III ЕФП, вуличні насадження — IV ЕФП) свідчить, що їх зміна протягом встановленого періоду відбувалася відповідно до зміни температури повітря (табл.3.6).

Однак якщо в умовах приміського лісу (І ЕФП) зміни відбуваються плавно в межах від’ємного знака (температура ґрунту нижча темпера­тури повітря), то останній у вуличних насадженнях на початку літа різко піднімається, переходячи в позитивний (температура ґрунту вища за тем­пературу повітря), а все літо і до початку осені не опускається до від’ємного знака. Слід зазначити, що на глибині 20 см і понад I-III ЕФП від’ємний градієнт більший на 0,4-1,l^oC, а в IV ЕФП та під кронами вуличних насаджень на цій глибині він стає від’ємним (2,5-3°C), що, згід­но з твердженням С.І.Радченка, недостатньо для нормального перебігу фізіологічних процесів. Перегрів верхніх шарів ґрунту скверів і вулич­них насаджень (III і IV ЕФП) веде до ксерофілізації і алкалізації ґрун­тового середовища. Виявляється він у ході метаболічних процесів, веде до скорочення на 20-30 днів вегетації деревних і чагарникових порід і передчасного опадання листя.

2.4.6.