Теплофизические свойства и гидротермические режимы серых лесных почв Обь-Чумышского междуречья

Сизов, Евгений Геннадьевич

Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Теплофизические свойства и гидротермические режимы серых лесных почв Обь-Чумышского междуречья
ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "Теплофизические свойства и гидротермические режимы серых лесных почв Обь-Чумышского междуречья"

На правах рукописи

СИЗОВ Евгений Геннадьевич

ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ГИДРОТЕРМИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВ ОБЬ-ЧУМЫШСКОГО МЕЖДУРЕЧЬЯ

Специальность 06.01.03 - агропочвоведение, агрофизика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

тготт ппттати латтт лтлАУЛттглтлдттттт »V тттт-г.» Ашхдпдихи VwшvKuлvoлnv 1 DVЛn01Л па^л.

Барнаул - 2003

Работа выполнена в Алтайском государственном аграрном университете

Научный руководитель

доктор биологических наук, профессор С. В. Макарычев

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

С. И. Грибов,

кандидат биологических наук, доцент И. С. Харламов

Ведущая организация:

Томский государственный университет

Защита состоится « 17 » декабря 2003 г. в 1200 на заседании диссертационного Совета Д 220. 002. 01 в Алтайском государственном аграрном университете

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Алтайского государственного аграрного университета

Автореферат разослан « 14 » ноября 2003 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения просим направлять в АГАУ ученому секретарю диссертационного совета.

Адрес: 656099 г. Барнаул, пр-кт Красноармейский, 98 Факс (3852) 38-06-52 E-mail: rassvial @ alink. altai.ru

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук, профессор

В. А. Рассыпное

Актуальность проблемы.

К основным факторам, определяющим теплофизическое состояние (ТФС) почв относятся растительный и снежный покровы, а также производственная деятельность человека.

Рубки лесов воздействуют не только на водно-воздушный, пищевой и биологический режимы почв, но и на их теплофизическое состояние.

Формирование температурных полей в почве определяется ее теплофизическими свойствами: теплоемкостью, тепло- и температуропроводностью, которые в свою очередь являются функциями целого ряда почвенно-физических факторов, таких как влажность, гранулометрический состав, плотность, порозность, содержание органического вещества, температура. Все это обусловливает неоднородность почв по теплофизическим параметрам.

Поэтому познание ТФС почв во взаимосвязи с их генетическими особенностями, характером и степенью естественного увлажнения, уплотнения и аэрации почвенного профиля необходимо как в целях генетической характеристики почв, так и для расчета, оценки и прогноза изменений в гидротермических режимах почвенных горизонтах под влиянием антропогенных воздействий.

Последнее десятилетие характеризовалось массовой вырубкой березовых лесов в ряде районов Алтайского края (Косихинском, Первомайском и др.). Вывоз древесины при этом привел к уничтожению верхних, наиболее богатых гумусом слоев почвы, что кардинально изменило режимы тепла и влаги, формирующиеся в серых лесных почвах. Поэтому познание их динамики в настоящее время становится актуальным в связи с необходимостью восстановления почвенного плодородия и лесных экосистем на почвах, испытавших антропогенное воздействие.

Цель работы.

Изучить теплофизические свойства и гидротермические режимы серых лесных почв Обь-Чумышского междуречья и влияние на них сплошных рубок.

Задачи исследований.

- Экспериментально определить теплофизические характеристики серых лесных почв и выяснить особенности их изменений в почвенном профиле в зависимости от почвенно-физических факторов.

- Установить закономерности в гидротермических режимах и динамике теплофизических коэффициентов исследуемых почв в период вегетации.

- Выяснить влияние сплошных рубок на гидротермические режимы и тепловые свойства серых лесных почв.

Объект и методы исследования.

Исследования проводились на территории Косихинского лесхоза.

Объектом исследования были серые лесные почвы под березовыми лесами, широко распространенными на территории Обь-Чумышского междуречья.

Исследования выполнялись в соответствии с международной программой изучения березовых лесов правобережья Оби в связи с необходимостью сертификации согласно принципам РБС (на примере Косихинского района Алтайского края) в сотрудничестве с Алтайским государственным университетом под руководством д.б.н. Куприянова А. Н.

Физико-механические, водно-физические и физико-химические свойства почв определены общепринятыми в агропочвоведении и агрохимии методами.

Теплофизические свойства почв изучены в лаборатории теплофизики АГАУ на образцах с ненарушенным сложением в пятикратной повторности. Полевые исследования этих свойств в течение вегетации проводились с использованием метода цилиндрического зонда. Обработка экспериментальных данных осуществлялась на ПЭВМ.

Полевые наблюдения за динамикой температуры серых лесных почв под березовым лесом и на вырубке, проведенные в 2001-2003 годах, осуществлялось электронными термометрами, разработанными на кафедре физики АГАУ.

Теплопотоки в верхнем 20-ти см слое рассчитывались согласно Руководству по градиентным наблюдениям и определению теплового баланса (1964).

Научная новизна и теоретический вклад.

Впервые получены экспериментальные данные о теплофизических свойствах серых лесных почв Обь-Чумышского междуречья. Выявлены особенности и различия в характере распределения теплофизических коэффициентов в почвенных профилях в зависимости от физико-механических и водно-физических свойств их генетических горизонтов.

Определены закономерности формирования гидротермических режимов и теплофизических характеристик в серых лесных почвах разного гранулометрического состава за вегетационный период.

Впервые в Западной Сибири изучено влияние сплошных рубок березовых лесов на режимы тепла и влаги, складывающиеся в почвенном профиле.

Защищаемые положения.

- распределение теплофизических характеристик в профиле серой лесной почвы определяется почвенно-физическими факторами ее генетических горизонтов.

- отрицательное воздействие сплошных вырубок на строение почвенного профиля, физико-механические и теплофизические свойства, а также на гидротермические режимы серых лесных почв.

Практическая значимость.

На основе экспериментальных исследований серых лесных почв выявлены закономерности, позволяющие прогнозировать скорость и характер изменений теплофизических свойств и гидротермических режимов в почвенном профиле, знание которых необходимы для искусственного восстановления сосновых лесов на вырубках.

Апробация работы.

Результаты исследований доложены на I международной конференции «Проблемы лесоводства и лесовосстановления на Алтае» (г. Барнаул, 2001), II международной конференции «Антропогенное воздействие на лесные экосистемы» (г. Барнаул, 2002), всероссийской научно-практической конференции «Гидроморфные почвы - генезис, мелиорация и использование» (Москва, МГУ, 2002), региональной молодежной научной конференции «Южная Сибирь: проблемы взаимодействия природы и общества» (г. Барнаул, 2003).

Публикации.

Основные положения диссертации опубликованы в 7 научных работах. Общий объем публикации автора составляет 0,8 п.л.

Объем работы.

Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, рекомендаций производству, списка литературы и приложений. Содержание работы изложено на 135 страницах печатного текста, включая 34 таблицы, 30 рисунков, 2 приложения. Список использованной литературы включает 203 источника, в том числе 21 на иностранном языке.

ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА

Тепловые режимы, формирующиеся в почве, определяются прежде всего ее теплофизическими свойствами: теплоемкостью, теплопроводностью, температуропроводностью и теплоусвояемостью.

Познанию теплофизических свойств почв, установлению зависимостей между ними, изучению механизмов влияния друг на друга почвенно-физических факторов, посвящено большое количество работ как отечественных, так и зарубежных авторов, что указывает на большой интерес к этим исследованиям. (Чудновский, 1948, 1976; Димо, 1948, 1972; Герайзаде, 1970, 1982; Панфилов, Макарычев, Лунин и др., 1981; Харламов, 1985; Макарычев, 1996; и др.)

В современной физике почв обозначилось явное противоречие между очевидной нелинейностью практически всех почвенных явлений и классическими линейными физико-теоретическими методами их описания (Кудряшова С.Я., Чичулин А.В, 1996). Поэтому экспериментальное определение теплофизических свойств почв является необходимым этапом

при решении ряда задач физики почв, в частности, при создании математических моделей теплообмена в почве и адекватной интерпретации результатов полевых экспериментов по определению теплового режима почв.

Методы определения теплофизических характеристик почвы традиционно подразделяются на расчетные и экспериментальные.

Об ограниченном применении расчетных методов свидетельствуют в своих работах В. П. Панфилов, С. В. Макарычев и др. (1981), И. С. Харламов (1984), Т. А. Архангельская (2001) и др., несмотря на их простоту и удобство.

Поэтому, наиболее перспективными являются экспериментальные методы определения теплофизических коэффициентов почв. В соответствии с особенностями температурных полей, формирующихся в ходе измерений, их можно разделить на две принципиально различные группы: стационарные и нестационарные (Чудновский, 1948; Шевельков, 1960; Димитрович, 1963; Методы определения..., 1973).

Стационарные методы основаны на закономерностях постоянного во времени температурного поля. При этом тепловой поток, проходящий через исследуемый объект, остается неизменным по величине и направлению. В этом случае изменение температуры в направлении потока тепла описывается линейной зависимостью, а температурный градиент в объеме всего образца не меняется.

Наиболее широкое распространение в теплофизике получили нестационарные методы, основанные на закономерностях переменного теплового потока. Одну из их разновидностей составляют импульсные методы или методы мгновенного и равномерно действующего источника тепла. Они основаны на определении параметра нестационарного температурного поля в первой стадии его развития. В создании и совершенствовании этих методов большая заслуга принадлежит А.Ф. Чудновскому (1948-1976), М.В. Кулакову (1952), Е.Е. Вишневскому (1958), Л.Ф. Янкелеву (1956), А.М.Бутову (1961), Л.И. Лунину (1972), C.B. Макарычеву (1981,1996) и другим.

В импульсных методах используются закономерности выравнивания температурного поля в неограниченной среде после прекращения действия источника тепла. Особенностью такого процесса является наличие максимума температуры исследуемой точки среды. Время наступления максимума и его величина зависят о г теплофизических параметров среды и определяется на основе решения уравнения Фурье с известными граничными условиями (Бутов, 1961,1964; Янкелсв, 1956; Вишневский, 1958; Кулаков, 1952; Фукс, 1970; Лунин, 1972; Bristow, Bilskie, Klünenberg, Horton, 1995; Noborio, Mclnnes, Heilman, 1996).

Основными достоинствами импульсных методов являются простота установки, возможность определения всех теплофизических характеристик из одного опыта, что и обусловило наш выбор.

В естественных (полевых) условиях для измерения теплофизических свойств применялся метод "мгновенной" пластины (Богомолов, Чудновский, 1941; Розенфельд, Гудкова, 1952), шарового зонда (Каганов, 1952) или цилиндрического зонда (СагЫо\у, Jaegev, 1948; Чудновский, 1952; Каганов, 1956; Гамаюнов, 1964).

Следует отметить, что предложенные устройства для исследования теплофизических коэффициентов в полевых условиях громоздки, приводят к значительному нарушению естественного сложения почвенного профиля, создают большие градиенты температур, что искажает реальные значения термических показателей влажных почв за счет массопереноса.

ГЛАВА 2 ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ И ПОЧВЕННО-ФИЗИЧЕСКИЕ

ФАКТОРЫ

Бие-Чумышская возвышенность представляет собой приподнятую равнину, высота которой постепенно увеличивается от 280-300 м на севере до 350-400 м на юге. Поверхность ее характеризуется сильной эрозионной расчлененностью, что объясняется довольно значительной приподнятостью над базисом эрозии (уровень Оби 130 м). В целом хорошо дренированная территория Бие-Чумышской возвышенности обусловливает развитие относительно однородного почвенного покрова, представленного чередованием почвенных разновидностей по элементам рельефа.

Климат на исследуемой территории резко континентальный. Он характеризуется сухостью воздуха, относительно небольшим количеством осадков в течение года, резкой изменчивостью погоды, как по отдельным сезонам года, так и по годам. Согласно агроклиматическому районированию Алтайского края (1957) Косихинский район, на территории которого непосредственно проводились исследования, расположен на стыке двух агроклиматических районов: прохладного увлажненного района и умеренно теплого увлажненного. Абсолютный температурный максимум: +38, абсолютный минимум -52, среднегодовая изотерма +1,0. Среднегодовое количество осадков 500 мм. Преобладающий в течение года ветер - юго-западный с переходом на северо-западный. В агроклиматическом отношении растения достаточно хорошо обеспечены влагой и теплом (1800-2200 - сумма средних суточных температур воздуха выше +10, коэффициент увлажнения не ниже 0,5).

На территории Обь-Чумышского междуречья серые лесные почвы формируются под березовыми лесами с примесью осины и сосны.

В настоящее время происходит вырубка этих лесов, что резко нарушает функционирование лесных экосистем и сказывается в значительной степени на водном, тепловом и других режимах почв. В связи с этим мы исследовали влияние рубок березовых лесов на состояние серых лесных почв. С этой

целью нами были выбраны стационарные площадки под лесным покровом (контроль) и на сплошной вырубке.

В изучаемых нами серых лесных почвах мощность горизонта Аь включая дерновый горизонт (Ад) - изменяется от 19 до 22 см.

Механический состав серых лесных почв на лессовидных суглинках (разрезы 2 и 3) в верхней части профиля легкосуглинистый, крупно-пылеватый, содержание этой фракции достигает почти 50% от массы почвы, что характерно для лессовидных суглинков. Иллювиальные горизонты тяжелосуглинистые, крупнопылеватые, что свойственно этим почвам.

Разрез№1 был заложен на древних аллювиальных супесчаных отложениях, в составе которых преобладает средний (47%) и крупный песок (23%). Содержание ила в верхних элювиальных горизонтах не велико и составляет (3-5)%, только в иллювиальном горизонте В его количество увеличивается до 13%.

Количество гумуса в этих почвах под лесом составляет на древних аллювиальных супесчаных почвах - 3,8%, а на суглинистых - 4,9%. По мощности гумусового горизонта исследуемые почвы относятся к маломощным.

Реакция почвенного раствора кислая. рНс в гумусовом горизонте составляет 4,9-4,8. В иллювиальном горизонте уменьшается до 4,2-4,3. Наибольшая величина гидролитической кислотности отмечается в гумусовом горизонте. В почвообразующей породе она уменьшается в 2-3 раза.

Степень насыщенности почв основаниями в гумусово-аккумулятивном слое составляет (90-95)%, в элювиальном горизонте она уменьшается до (80-85)% от емкости поглощения.

ГЛАВА 3 ТЕПЛОВЫЕ СВОЙСТВА И РЕЖИМЫ В ПОЧВАХ РАЗНОГО ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА

Плотность горизонтов исследуемых почв варьирует в широких пределах. Так, в горизонте Ад супесчаного варианта она всего 971 кг/м3, а с глубиной возрастает до 1538 кг/м3. Здесь особенно выделяется горизонт В, в котором плотность достигает 1734 кг/м3. В разрезе суглинистой почвы плотность с глубиной увеличивается более равномерно от 1080 в горизонте Ад до 1422 кг/мэ в горизонте ВС.

Плотность твердой фазы в этих разрезах колеблется незначительно (от 2600 до 2700 кг/м3).

Порозность в дерновом горизонте выше в супесчаной почве (63%), тогда как в суглинистой 58. Минимальна она в горизонте А2В (разрез 1), где составляет только 35%. В целом она падает с глубиной от 63% до 42% в супесчаной и с 58% до 47% в суглинистой разновидностях.

В супесчаной серой лесной почве в абсолютно сухом состоянии наименее теплоемким является верхний дерновый горизонт, в котором

объемная теплоемкость равна 0,729-106 Дж/(м3-К). Максимальна она в наиболее плотном переходном горизонте А2В (1,856*10 Дж/(м "К)). В дерновом горизонте суглинистой почвы объемная теплоемкость оказывается выше по сравнению с супесчаной разновидностью - 1,031-Ю6 Дж/(м3К). В целом профиль супесчаной серой лесной почвы более теплоемкий, чем суглинистой.

В абсолютно сухом состоянии температуропроводность генетических горизонтов определяется плотностью, порозностью, дисперсностью и составом почвенных пор. В супесчаной почве она максимальна в верхнем дерновом горизонте. С глубиной по мере роста плотности и утяжеления гранулометрического состава температуропроводность снижается. В наиболее плотном горизонте А2В суглинистой серой лесной почвы она равна 0,177-10'6м2/с.

В почве суглинистой разновидности дерновый горизонт более плотный, поэтому температуропроводность здесь оказывается меньше. Вниз по профилю ее значения падают.

При переходе от гумусового горизонта к почвообразуюшей породе теплопроводность, как правило, возрастает (табл. 2). Особенно наглядно это видно в однородном по гранулометрическому составу суглинистой серой лесной почве (табл. 3).

В более сложном по гранулометрии разрезе супесчаной почвы (табл. 2) имеются свои особенности, когда в более дисперсных горизонтах теплопроводность оказывается несколько меньше, чем в легких по мехсоставу и менее плотных почвенных слоях.

В табл. 1 приведены водно-физические постоянные серой лесной почвы различного гранулометрического состава. Наименьшие значение максимальной гигроскопичности, влажности завядания и других гидроконстант отмечены в супесчаной почве. В суглинистой разновидности

эти показатели выше.

Таблица 1

_Водно-фичические постоянные серых лесных почв ( % от массы )_

Глубина, см мг (1,35 МГ) ВЗ (0,7 НВ) ВРК НВ ПВ

Контооль. суп есчаная почва

0-8 2.59 3.50 6.57 938 64.53

8-22 1.66 2.24 5.82 8.31 37.79

22-56 0.88 1.19 528 7.54 31.23

56-70 2.94 3.97 8.61 1230 19.93

70-95 836 11.29 16.72 23.89 29.06

95-130 5.79 7.82 13.03 18.62 27.28

>130 2.55 3.44 725 10.35

Контооль. СУП (иниста! почва

0-4 4.67 630 1234 17.63 54.13

4-21 4.25 5.74 11.93 17.04 56.6

21-38 437 5.91 11.87 16.95 33.56

38-70 8.23 11.12 17.01 24.30 36.28

70-120 553 8.00 13.40 19.15 33.29

>120 5.84 т 1336 19.09

Увлажнение вызывает резкий рост температуропроводности. При этом до некоторого значения влажности она растет, а затем следует ее снижение. В горизонтах разного гранулометрического состава эта влажность может быть различной. В легких супесчаных слоях почвы она близка к HB, в суглинистых к ВРК.

Теплопроводность при водонасыщении резко увеличивается, но при достижении указанных выше границ влажности рост ее замедляется и она стремится к «насыщению», что подтверждает еще раз результаты, полученные другими исследователями. Наибольший рост теплопроводности испытывают более плотные генетические горизонты серой лесной почвы.

В таблицах 2 и 3 приведены значения теплофизических коэффициентов при различных гидроконстантах. Как оказалось наиболее динамично изменяется температуропроводность горизонтов супесчаной почвы. Так в наименее плотном горизонте Ад эти изменения достигают 100%. В менее гумусированном горизонте AtA2 более 200%.

В суглинистой разновидности серой лесной почвы или в суглинистых горизонтах максимальные значения температуропроводности оказываются ниже, чем в супесчаных и их динамичность падает.

Таблица 2

Значения теплофизических коэффициентов при различных гидроконстантах в серых лесных почвах супесчаной разновидности

Теплофизические характеристики Абсолютно сухая МГ (1,35 МГ) ВЗ (0,7 HB) ВРК HB IIB

А, С0-8 см)

со ю' дж/<мЧа 0.729 0.834 0.871 0.996 1,111 3354

а-106 м2/с 0350 0.812 0.88 1.147 1,215 0.472

X Вт/Гм-К) 0.255 0.677 0.767 1.142 1.349 1583

Ь-103 ДжЛмЧ-Ю 0.431 0.752 0,817 1.067 1224 2304

А1 А? <22-56 см)

Со-106 Лж/(м1Ю 1.723 1.776 1.795 2.043 2.181 3.620

а-10"6 м2/с 0.305 0.5 0.576 0.987 1,076 0.492

X. Вт/Гм-Ю 0.525 0.888 1.034 2.017 2347 1.781

Ь-103 Дж/(м' с К) 0.951 1.256 1362 2.030 2,262 2.539

А,В (56-70 см-»

Со-106 Лж/(м'К) 1.856 2.070 2.144 2.482 2,750 3304

а 10* м2/с 0.260 0.76 0.86 0.988 0.912 0,567

X Вт/Гм-Ю 0.483 1.573 1.844 2.452 2,508 1.873

Ь-103 Дж/Гиг'-с К) 0.946 1,804 1.989 2,467 2,626 2,488

В (70-95 см)

Со-106Дж/(м3К) 1.768 2.292 2.476 2.817 3.266 3591

а 10 м /с 0.233 0,768 0.714 0.669 0,615 0593

X Вт/(м-Ю 0.412 1,760 1.768 1,884 2.009 2,129

Ь-103 Лж/Гм3с-Ю 0.853 2.009 2.092 2.304 2.561 2.765

Таблица 3

Значения теплофизических коэффициентов при различных гидроконстантах в серых лесных почвах суглинистой разновидности

Теплофизические характеристики Абсолютно сухая МГ (1,35 МГ) вз (0,7 НВ) ВРК НВ ПВ

А, (0-4 см)

Со-10й ДжЛм'Ю 1.031 1.243 1317 1.590 1.829 3.48

а-10 м2/с 0.32 0.746 0.792 0.837 0,781 0.41

X Вт/(м-Ю 0.699 0.927 1.043 1331 1.429 1.43

Ь-103 Дж/(м3 сЮ 0.849 1.073 1.172 1.455 1.617 2.23

А. (4-21 см1)

С>106Дж/(м'Ю 0.958 1.146 1.211 1.484 1.710 3.45

а-10 м /с 0.336 0.734 0.795 0.837 0.78 0.39

ХВт/(м-Ю 0.491 0.841 0.963 1.242 1334 1.37

Ь-103 Пж/(м3-сК1 0.686 0.982 1.080 1358 1.510 2.17

А1А? (21-38 см1

Со-106 Лж/(м3-Ю 1.763 2.037 2.133 2,505 2.823 3.59

а-10Ам7с 0.270 0,753 0.789 0,76 0.703 0.52

X Вт/См-Ю 0.947 1,534 1,683 1.904 1.985 1.89

Ь-103 Дж/(м3сЮ 1.292 1,768 1.894 2,184 2367 2.60

ВС (70-120 см\

Со106Дж/(м3-Ю 1.728 2,081 2.204 2,526 2,868 3,71

а-К)6 м2/с 0,299 0.493 0,52 0.528 0,502 0.46

X Вт/(мЮ 0.517 1.026 1,146 1,334 1.440 1.74

Ь-103 Дж/(м3с К) 0.945 1.461 1.590 1.836 2,032 2,54

Можно отметить, что при всех гидроконстантах в профиле суглинистой почвы температуропроводность нижележащих горизонтов оказывается меньше, чем верхних, менее плотных. В супесчаной разновидности имеет место некоторый разброс, что обусловлено неоднородностью гранулометрического состава.

Теплопроводность и теплоусвояемость серой лесной почвы как супесчаной, так и суглинистой разновидностей при различных гидрологических постоянных также определяется в первую очередь плотностью сложения генетических горизонтов (табл. 2 и 3).

С целью исследования влияния 1ранулометрического состава на теплофизические свойства и влагосодержание в серых лесных почвах нами были проведены исследования супесчаной аллювиальной и близкой к среднесуглинистой разновидностей почв под естественным лесным покровом (березовым лесом) на территории Косихинского района.

В конце мая по всему почвенному профилю суглинистой почвы отмечалась большая влажность по сравнению с супесчаной. Причем различия влажности в верхних горизонтах были гораздо существеннее, чем в нижележащих.

Поэтому объемная теплоемкость максимальна (рис. 1 и 2) в самом плотном и достаточно влажном горизонте А1А2 суглинистой почвы, где она достигала 3,713-Ю6 Дж/(м3-К). Близкое к этому значение теплоемкости

зафиксировано также в уплотненном, но менее влажном горизонте А2В супесчаной почвы. В наименее плотном и слабоувлажненном верхнем дерновом горизонте супесчаной разновидности она оказалась равна только 1,480-Ю6 Дж/(м3-К).

Теплопроводность в мае минимальна в горизонте Ад супесчаной почвы, где почва была увлажнена слабее, чем в суглинистой. С глубиной теплопроводность, как правило, возрастала в обеих разновидностях серых лесных почв.

Июльские осадки способствовали увлажнению верхних горизонтов почв. Наиболее влажным в это время оказался дерновый слой почвы на участке суглинистой разновидности, а несколько меньшее количество влаги зафиксировано в том же горизонте супесчаной почвы. Нижележащие слои почвы в июле стали более иссушенными по сравнению с маем. В целом супесчаный профиль, обладающий существенной фильтрацией, содержал меньшее количество влаги.

В результате наиболее теплоемким в июле показал себя горизонт А1А2 суглинистой серой лесной почвы, где объемная теплоемкость составила 3,489-Ю6 Дж/(м3-К). Наименьшей она оказалась в верхнем дерновом горизонте почвы супесчаной разновидности (2,223-Ю6 Дж/(м3-К)).

Прошедшие осадки в целом способствовали поддержанию высоких значений объемной теплоемкости по всем горизонтам.

Небольшие изменения влажности почвенных горизонтов с момента предыдущих исследований, обеспечили близкие с майскими значения теплопроводности почв. Исключение составил горизонт А1А2 почвы супесчаной разновидности, где теплопроводность выросла на 24 %.

К сентябрю в почвенном профиле наступило иссушение. Сказался недостаток августовских осадков. Особенно сухими стали горизонты супесчаной почвы, где зафиксировано минимальное увлажнение в горизонте А^г (9,5%). В целом распределение влажности в профилях исследуемых почв в сентябре повторяет июльскую при значениях, сниженных на 20-40 %.

Естественно, что в условиях пониженного увлажнения в профиле серой лесной почвы сформировались невысокие по величине коэффициенты теплоаккумуляции. Так в дерновых горизонтах супесчаной и суглинистой разновидностей почв объемная теплоемкость оказалась равной соответственно 1,350 и 2,226-Ю6 Дж/(м3-К). В то же время теплоемкость на 100-см глубине составила 2,598 и 2,673-106 Дж/(м3-К), т.е. в течение всего вегетационного периода она здесь изменялась незначительно, тогда как в верхних горизонтах изменения были более динамичны.

Максимальное увеличение в значениях теплопроводности на момент исследований зафиксировано в горизонте А2В супесчаной почвы, в то время как в горизонте А1А2 отмечено некоторое его снижение по сравнению с июлем.

29-30 мая 2002 года влажность верхних горизонтов почвы оказалась высокой в результате выпавших накануне осадков. Наиболее сильно был увлажнен профиль суглинистой серой лесной почвы на контроле, где влажность превышала 30% от веса почвы до глубины 50-см. В супесчаной почве (верхние горизонты которой близки к песчано-связному состоянию) количество влаги на этих глубинах составило только (14-18)%, но в горизонте ВС суглинистой разновидности достигло 20% от массы почвы.

Таким образом гранулометрический состав оказал свое влияние на распределение влаги в почвенных профилях: в среднесуглинистых горизонтах влагосодержание всегда выше, чем в песчаных.

В соответствии с почвенным увлажнением и характером распределения плотности в профиле сформировались определенные значения объемной теплоемкости. Наиболее теплоемким из верхнего 10-см слоя оказался более влажный горизонт Ад суглинистой почвы. Здесь теплоемкость составила 3,074-106 Дж/(м3-К). Теплоемкость дернового горизонта супесчаной разновидности минимальна.

Характеризуя почвенный профиль в целом, можно отметить, что и в 2002 году объемная теплоемкость оказалась больше там, где были выше влажность и плотность сложения почвы.

Значения теплопроводности верхних горизонтов почв на момент исследований оказались близкими к прошлогодним, так как содержание влаги в них практически такое же. С увеличением глубины отмечено некоторое увеличение этого коэффициента - на 15-20 %.

Первая половина лета 2002 года характеризовалась большим количеством осадков по сравнению с летом 2001 года, поэтому влагосодержание в почве к моменту очередных исследований (17-18 июля) оказалось высоким. Максимум влаги оставался под березовым лесом в суглинистой почве. Значительная фильтрация почвенной воды в супесчаном профиле обусловила пониженные значения влажности.

К середине сентября наибольшему иссушению подвергся профиль супесчаной серой лесной почвы, особенно его верхние горизонты. Так в поверхностном слое почвы и в горизонте А1 влажность уменьшилась в два раза по сравнению с июлем. Минимум влажности зафиксирован в горизонте В (8,2 %).

В суглинистой почве влагосодержание в этих горизонтах снизилось менее заметно (80 и 50 % соответственно).

Объемная теплоемкость приняла минимальные значения в гумусовом горизонте супесчаной разновидности и несколько выше в горизонте А1 суглинистой почвы. Но по сравнению с влажными периодами в мае и июле, она оказалась меньше по всему почвенному профилю.

Характеризуя весь теплый период (с мая по сентябрь) следует отметить, что значительные осадки обусловили повышенное почвенное увлажнение вплоть до конца июля. Это обеспчило формирование

значительных коэффициентов теплоаккумуляции и теплопередачи в генетических горизонтах серых лесных почв. Только к осени влагосодержание снизилось, что вызвало уменьшение этих коэффициентов.

50 -45 -40 -35 30

25 -20 15 10 5 О

Ср Ю6, X

2,5 2

1,5 1

0,5 О

05 01 07 01 09 01

— и —

05 02 07 02 09 02

- X

СрЮ6

05 01 07 01 09.01

— и —

Ср'106

05 02 07 02 09 02

- X

Рисунок 1. Динамика влажности (и, %), объемной теплоемкости (Ср, Дж/(м3-К) и теплопроводности (X, Вт/(м К) в горизонте Ад супесчаной серой лесной почвы за 2001-2002 годы.

Рисунок 2. Динамика влажности (и, %), объемной теплоемкости (Ср, Дж/(м3К) и теплопроводности (X, Вт/(м-К) в горизонте Ад суглинистой серой лесной почвы за 2001-2002 годы

Первые наблюдения за температурой почвы были проведены 25-26 мая 2001 года на почвах разного гранулометрического состава (супесчаный и суглинистый участки, покрытые березовым лесом).

Полученные результаты показывают, что значения температуры поверхности почвы достигли максимума к 16 часам и составили 22,8 °С на участке суглинистои разновидности и 20,7 °С на супесчаном. Минимальная температура была зафиксирована на поверхности почвы под лесом только к 7 часам утра (15,3 и 10,5 °С соответственно). Характерно, что время наступления температурных экстремумов одинаково для обоих вариантов.

В целом температура суглинистой почвы под лесом выше по всем исследуемым глубинам, однако, время наступления экстремальных значений с увеличением глубины различно. Так под лесным покровом, произрастающем на участке суглинистой разновидности прогревание 20-см слоя проходило вплоть до 7 часов утра, тогда как верхний горизонт здесь до этого времени остывал. В супесчаной почве на той же глубине максимум температуры зафиксирован уже в 1 час ночи.

С увеличением глубины колебания температуры становились менее ощутимыми. К примеру, на глубинах 50 и 100 см максимальные отклонения между двумя соседними измерениями не превышали 0,5 °С на обоих вариантах.

Кроме того, следует отметить, что 50 см и 100 см слои супесчаной почвы прогрелись к 25 мая лишь до 8,7 и 8,2 °С, а на суглинистом участке до 14,4 и 12,5 С.

Отрицательные теплопотоки отмечались, начиная с 16 часов дня на суглинистом варианте и с 19 часов в супесчаной почве, причем менее значительны они под лесом на суглинистом варианте.

Положительные тепловые потоки наблюдались в дневное время. Так в 20 см слое супесчаной почвы с 10 до 13 часов теплопоток составил 72,7 Вт/м2, а на суглинистом участке 14,6 Вт/м2 на три часа раньше.

Суточные изменения температуры в сентябре менее динамичны. Абсолютный максимум температуры поверхности почвы составил 22,3 °С на суглинистом варианте и 21,3 С на участке супесчаной разновидности. Однако с увеличением глубины слои супесчаной почвы оказались более прогретыми. Так, абсолютный максимум температуры на глубине 20 см здесь оказался равным 17,5 °С против 14,6 °С на суглинистом варианте. На метровой глубине эти значения оказались равными 17,1 и 13,0 °С соответственно.

Майские данные 2002 года свидетельствуют о том, что температура воздуха и супесчаной почвы, как и в мае 2001 года, оказалась ниже, чем на суглинистом варианте.

К 17 июля температура поверхности почвы обоих вариантов оказалась практически одинаковой. Однако, сравнение участков суглинистой и супесчаной разновидностей показывает, что в последнем, не смотря на несколько меньшую температуру поверхности почвы, нижние горизонты прогрелись лучше, чем в первом.

В период наблюдений супесчаная почва получила тепла в 4 раза меньше, чем суглинистая.

В целом динамичность температуры в супесчаной и суглинистой серой лесной почве за годы наблюдений позволила установить, что температура в суглинистом профиле выше, чем в супесчаном по всем горизонтам.

ГЛАВА 4 ВЛИЯНИЕ ВЫРУБОК НА ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И РЕЖИМЫ СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВ БИЕ-ЧУМЫШСКОЙ ВОЗВЫШЕННОСТИ

В последнее время леса, произрастающие на серых лесных почвах подвергаются значительным вырубкам, на месте которых формируется вторичная древесная растительность, в основном в виде малоценной осины. Для сохранения березовых лесов в данном регионе необходимо определить оптимальные величины вырубок, а также разработать возможные пути лесовос :тановления на землях, уже подвергнутых антропогенному воздействию.

В связи с этим нами были проведены сопряженные наблюдения за гидротермическим режимом, тепловыми свойствами и теплопотоками в

серых лесных почвах. Ниже представлены результаты влияния вырубок на тепловые свойства и влагосодержание в исследуемых почвах на примере сплошной вырубки и контроля (березовый лес) одинакового гранулометрического состава.

В мае 2001 года наибольшая влажность почвенного профиля была отмечена под лесом, не тронутом пилой и минимальна в почве без растительности рис. 3 и 4). Это обусловлено тем, что в лесу в зимнее время было накоплено больше снега, который при таянии сильнее увлажнил почвенный профиль.

Объемная теплоемкость оказалась максимальной в более плотном и увлажненном горизонте А1А2 на контроле, где она достигла 3,713-Ю6 Дж/^). В наименее плотном и слабоувлажненном верхнем слое при 100% вырубке она оказалась равна только 2,112-Ю6 Дж/(м К). В целом лесной покров обусловил повышенное накопление тепла во всем почвенном профиле. Разница в значениях теплопроводности на этих вариантах по генетическим горизонтам не превышала 10 %.

В июле выпало значительное количество осадков, которые определили достаточно высокую степень увлажнения верхних генетических горизонтов почвы под березовым лесом.

Наиболее увлажненным в это время оказался верхний слой почвы на контроле, а наименее - под сплошной вырубкой. Повышенная влажность на контроле отмечалась вплоть до горизонта В. В то же время нижележащие слои почвы под лесом (горизонты В и ВС) подверглись большему иссушению в результате интенсивного водопотребления древесной растительностью. На вырубке же это горизонты А, и А1А2 вода из которых потреблялась травянистой растительностью и испытывала физическое испарение.

Наиболее теплоемкими в июле показали себя самые плотные горизонты А]А2 на контроле и нижележащие горизонты ВС обоих вариантов. Способность аккумулировать тепло в верхних горизонтах Ад и А1 к середине лета тем не менее понизилась. На контроле объемная теплоемкость по сравнению с маем упала в этих слоях на 19 и 17 % соответственно, тогда как на вырубке эти изменения составили 29 (в горизонте А1) и 14 % (в горизонте А!А2).

Теплопроводность почвенного профиля в березовом лесу практически не изменилась, тогда как на вырубке в горизонте А] она стала меньше на 22 %.

К сентябрю в почвенном профиле наступило иссушение. Сказался недостаток августовских осадков. Особенно сухими стали верхние горизонты А1 и А1А2 почвы на сплошной вырубке, прежде всего из-за физического испарения и потребления влаги молодым подростом осины и травянистым пологом. В то же время горизонт ВС на этом варианте оставался более влажным по сравнению с контрольным участком.

Естественно, что в условиях пониженного увлажнения в профиле серой лесной почвы сформировались невысокие по величине коэффициенты теплоаккумуляции. Так в горизонте А! на контроле объемная теплоемкость оказалась равной 1,3 56*106 Дж/(м3-К). В то же время теплоемкость при сплошной вырубке на горизонте ВС составила 2,93 2-106 Дж/(м3-К), т.е. в течение всего вегетационного периода она оставалась практически неизменной, тогда как в других горизонтах она была более динамичной. По сравнению с маем наибольшие изменения претерпела объемная теплоемкость гумусово-аккумулятивных горизонтов. Так в дернине под лесом она испытала снижение на 40 %, в горизонте А} на 42 % в лесу и на 33 % на вырубке. Менее заметно она изменилась в горизонте А1А2.

Теплопроводность оказалась менее динамичной. Ее изменения под

• лесным покровом не превышали 10 %. Исключение составил лишь горизонт А1 на вырубке, где теплопроводность упала на 25 %.

В мае 2002 года наиболее сильно была увлажнена верхняя часть профиля суглинистой серой лесной почвы на контроле, где влажность превышала 30%, в то время как в нижележащих слоях степень почвенного увлажнения была ниже в 2-3 раза. В то же время сильно развитый травяной покров и молодая поросль осины на вырубке снизили количество почвенной влаги вплоть до горизонта В.

В результате наиболее теплоемким оказался самый влажный горизонт Ад на контроле. Здесь теплоемкость составила 3,074-Ю6 Дж/(м3-К). Близкую к этой теплоемкость (2,812-106 Дж/(м3-К)) имел достаточно плотный и влажный горизонт ВС на вырубке. Аналогично распределились в почвенных профилях и коэффициенты теплопроводности.

Сравнение с маем 2001 года показывает, что почвенный профиль как под лесом, так и на вырубке характеризованы практически одинаковой влажностью и, в соответствии с этим, теплоемкостью и теплопроводностью. Исключение составил горизонт ВС контрольного участка, где влажность оказалась равной 11,3 %, что привело к низким значениям коэффициентов аккумуляции и передачи тепла.

Лето 2002 года, особенно первая половина характеризовалась большим количеством осадков, поэтому влагосодержание в почве к моменту очередных исследований (17-18 июля) осталось высоким.

* Максимум влаги наблюдался под разреженным березовым лесом в суглинистой почве. Открытый участок вырубки за счет более интенсивного физического испарения и транспирации оказался менее влажным, особенно в верхних горизонтах.

Распределение теплоемкости в почвенном профиле в июле также подчинено характеру изменения влажности и плотности в почвенных горизонтах.

По сравнению с летом 2001 года влагосодержание в 2002 году в почве, особенно на варианте со сплошной рубкой оказалось выше, что, в конечном счете, обусловило увеличение теплофизических показателей.

Август и сентябрь 2002 года характеризовались меньшим количеством осадков, чем первая половина лета, поэтому к 17 сентября почва на всех вариантах оказалась менее влажной.

Наибольшему иссушению подвергся профиль суглинистой серой лесной почвы на вырубке, особенно его верхняя часть. Так в поверхностном слое почвы влажность оказалась равной 13,7% от веса, а в горизонте А1А2 была только 12,8%. На контроле, под березами влажность верхнего слоя была выше (25,2%), но нижележащие горизонты В и ВС содержали меньшее количество влаги (в горизонте ВС 13,9 %, тогда как на вырубке 18,1%).

В результате объемная теплоемкость приняла минимальные значения в горизонте А1 суглинистого контрольного участка и в этом же горизонте на вырубке (соответственно 1,787 и 1,799-106 Дж/(м3-К)). Но по сравнению с влажными периодами в мае и июле она оказалась меньше по всему почвенному профилю на всех исследованных вариантах.

35 30 25 20 15 10 5 0

Ср-10®, л • 2.5

1.5

-- 1 0,5

25 т

Ср-106, X

Т 2,5

1.5 1

0,5

05 01 07 01 09 01 05 02 07 02 09 02

^ Ч _ Ср-10' _ 1

--1--1-1--1-1-н--1- о

05 01 07 01 09 01 05 02 07 02 09 02

_ и Ср-104 X

Рисунок 3 Динамика влажности (и, %), объемной теплоемкости (Ср, Дж/(м3 К) и теплопроводности ()., Вт/(м-К) в горизонте А1 суглинистой серой лесной почни ни контроле за 2001-2002 годы

Рисунок 4 Динамика влажности (и, %), объемной теплоемкости (Ср, Дж/(м3 К) и теплопроводности (Х, Вт/(мК) в горизонте А, суглинистой серой неснпй почвы на вырубке за 2001-2002 годы

Результаты таблицы 4 показывают, что отсутствие леса способствовало потере влаги в почвенном профиле.

Таблица 4

Запасы влаги (АУ, мм) в метровом слое суглинистых серых лесных почв на вырубке (числитель) и контроле (знаменатель) за вегетационные периоды 2001-2003 годов

Год 2001 2002 2003

Число, месяц 25.05 1807 05.09 29.05 17.07 16.09 20.05

У*?, мм 253 367 210 300 189 234 229 346 274 353 190 213 272 352

С целью выяснения влияния вырубок на температурный режим и теплопотоки в серых лесных почвах нами были проведены наблюдения за температурой метрового слоя выбранных участков одинакового гранулометрического состава.

В мае 2001 года максимальные значения температуры в дневное время были отмечены на поверхности почвы, лишенной древесной растительности (100% вырубка), где в 13 часов дня на поверхности почвы она составила 32,7 °С, тогда как на контроле только 21,4 °С.

На глубине 5, 10 и 20 см максимум температуры был отмечен также на варианте со 100% вырубкой, но уже в 1900. Под лесным покровом прогревание 20-см слоя проходило вплоть до 7 часов утра. В то же время верхний слой здесь до этого времени остывал.

Минимальная температура была зафиксирована на поверхности почвы при сплошной вырубке уже в 1 час ночи, тогда как под лесом только к 7 часам утра. Следовательно, лесной покров снижает динамичность температуры, сглаживая ее колебания.

При сравнении варианта со 100% вырубкой и контроля, можно отметить, что почва, лишенная растительного покрова на глубине 50 и 100 см уже 26 мая имела температуру соответственно 17,8 и 15,9 С. В то же время под лесом (контроль) температура на этих глубинах достигала лишь 14,4 и 12,5 °С. Таким образом, прогревание почвенного профиля под лесом было менее интенсивным.

Отрицательные теплопотоки отмечались, начиная с 19 часов вечера на вырубке и с 16 часов на контроле. Положительные тепловые потоки наблюдались в дневное время. На сплошной вырубке их абсолютный максимум в 10 утра и в 13 дня составил соответственно 100,7 и 92,7 Вт/м2. В это же время под лесом на контроле данные значения оказались равными 14,6 и 36,9 Вт/м2.

Кроме того, можно отметить, что в 7 часов утра в почве без растительности тепловой поток был положительным, хотя и небольшим (0,7 Вт/м"), а на контроле оставался отрицательным, т.е. прогревание здесь запаздывало по сравнению с вырубкой.

Таким образом, из вышеизложенного можно сделать вывод, что весной наибольшее количество тепла поступает в почву, лишенную растительности, она быстрее прогревается и в ней формируются повышенные температуры и пониженная влажность.

В почве, под естественным древостоем, поступление тепла минимально и, соответственно, здесь более низкие температуры на фоне повышенной влажности из-за снега, накопленного зимой.

Летом и осенью 2001 года характер температурной динамики профиля почвы на различных вариантах не изменился, но различия между вариантами сохранялись: при сплошной вырубке температура почвы была выше, она получала больше тепла, но оказалась менее увлажненной. На контроле, под

лесом весной влаги было много, здесь отмечалась высокая теплоемкость почвенного профиля, но поток тепла был ниже, и к сентябрю нижележащие слои почвы прогрелись слабее. В то же время колебания абсолютных значений температуры здесь были слабее, складывался более равномерный температурный, да и влажностный режим, тогда как при 100% вырубке они оказались более напряженными, что обусловило всходы и рост более приспособленной к таким условиям осины на фоне отсутствия березовой поросли.

Характеризуя весь теплый период 2002 года (с мая по сентябрь) следует отметить, что температуры почвенных профилей оказались не высокими, только в июле поверхность почвы на вырубке нагревалась до 30

Высокая теплоемкость, средние температуры обусловили малые теплопотоки в почвах, что привело к слабому прогреванию нижних слоев почвенного профиля.

Под лесным покровом температура почвы и теплопотоки в ее профиле в мае-июле были ниже, чем на вырубке. Осенью в ночное время ситуация менялась на обратную: под лесом было теплее, чем на почве, лишенной лесного покрова.

ВЫВОДЫ

1. Исследованные серые лесные почвы относятся к супесчаной и суглинистой разновидностям. Плотность супесчаной почвы варьирует от 971 кг/м3 в дерновом горизонте Ад до 1734 кг/м3 в иллювиальном. В суглинистой разновидности плотность с глубиной возрастает более равномерно (от 1080 до 1422 кг/м3). Количество гумуса в горизонте А! составляет 3,8 и 6,1 % соответственно.

2. Профиль супесчаной серой лесной почвы характеризуется более высокой теплоемкостью по сравнению с суглинистой.

Максимум температуропроводности в абсолютно сухом состоянии отмечен в дерновом, наименее шинном супесчаном горизонте Ад. С глубиной температуропроводность снижается в обоих почвенных профилях (на 33,4 и 6,6 % соответственно).

При переходе от гумусового горизонта к почвообразующей породе теплопроводность в почвах разного гранулометрического состава возрастает в среднем в 1,6 раза.

3. Увлажнение почвы вызывает рост всех теплофизических коэффициентов. При этом объемная теплоемкость серых лесных почв увеличивается линейно и, чем плотнее горизонт, тем быстрее. Так в иллювиальном горизонте в интервале ВЗ - НВ ее изменение в супеси составляет 53%, а в суглинках 55%.

Температуропроводность имеет максимум, в супесях приуроченный к НВ, а в суглинках - к ВРК.

Теплопроводность резко замедляет свой рост при тех же гидрологических константах и при дальнейшем повышении влагосодержания стремится к "насыщению". Наибольшие изменения теплопроводности отмечены в максимально уплотненных горизонтах почвы.

4. Весной, после таяния снега влагосодержание в гумусово-аккумулятивном горизонте суглинистой почвы близко к полной влагоемкости (45-47% от массы сухой почвы), а в супесчаной к наименьшей (18-21%). Высокая влажность почвы за счет атмосферных осадков сохранялась до июля, но к сентябрю уменьшалась до 25 и 15% соответственно.

Аналогичные, но меньшие по абсолютным величинам, изменения почвенного увлажнения отмечались и в ниже лежащих горизонтах. В целом общие запасы влаги в метровой толще в суглинках за годы наблюдений оставались выше, чем в супесчаной почве.

5. Режим влажности обусловил динамику в почвенном профиле теплофизических коэффициентов. Как правило, объемная теплоемкость и теплопроводность почвы весной максимальны. Уменьшение влагосодержания в генетических горизонтах почвы приводит к снижению теплоемкости, но теплопроводность в течение вегетации остается практически постоянной.

6. Температура верхних горизонтов почвенного профиля суглинистой почвы в весенне-летний период на 4-5 "С выше, чем супесчаной. Теплее здесь и на метровой глубине. Но к осени супесчаная почва прогревается сильнее и температура подстилающих слоев становится на 3-4 °С выше по сравнению с суглинистой.

7. Режимы температуры и влажности обусловили различия в теплопотоках на почвах разного гранулометрического состава. В суглинистой почве тепловые потоки в силу значительной теплоемкости в течение всего вегетационного периода были в 2,0-2,5 раза выше, чем в супесчаной.

8. Сплошная рубка леса повлияла на формирование водного режима и теплофизических свойств серых лесных почв. Наибольшая влажность почвы в летнее время была отмечена под лесом. Минимум ее наблюдался осенью, особенно в верхних горизонтах А! и А,А2 на вырубке.

Объемная теплоемкость достигла 3,7-106 Дж/(м3-К) в более плотном, сильнее увлажненном горизонте А,А2 под лесным покровом. Разница в значениях теплопроводности на этих вариантах не превышала 10%.

9. Вырубка леса оказала сильное воздействие на температурный режим серой лесной почвы. Здесь уже к концу мая температура на глубинах 50 и 100 см составляла 18 и 16 °С соответственно, тогда как под лесом только 14 и 13 °С.

В итоге тепловые потоки в почве на вырубках оказались на 70-80 % больше, чем под лесной растительностью.

Рекомендации к производству

Анализ теплофизического состояния и гидротермических режимов, складывающихся на серых лесных почвах после сплошных рубок березовых лесов, показывает необходимость своевременного восстановления сосновых лесов на освободившихся землях.

Список опубликованных работ

Монографии

1. Макарычев С. В., Мазиров М. А., Сизов Е. Г. и др. Теплофизические свойства и режимы в антропогенно - нарушенных почвах. - редакция журнала «Химия в сельском хозяйстве» - Москва, 2003. - 153 с.

Статьи

1. Макарычев С. В., Беховых Ю. В., Сизов Е. Г. Гидротермический режим дерново-подзолистых почв в горельниках Алтайского края // Проблемы лесоводства и лесовосстановления на Алтае: Тезисы докладов I Международной конф. (25-26 апреля 2001 г., Барнаул). - Барнаул: Издательство АГУ, 2001. - С 26 - 27.

2. Сизов Е. Г. Влияние вырубок на гидротермический режим и тепловые свойства серых лесных почв Бие-Чумышской возвышенности // Антропогенное воздействие на лесные экосистемы: Тез. докл. II Международной конференции (18-19 апреля 2002 г., Барнаул). - Барнаул: Издательство АГУ, 2002. - С 164 -167.

3. Беховых Ю. В., Болотов А. Г., Макарычев С. В., Сизов Е. Г., Яценко В. Г. Почвенный электротермометр // Проблемы природопользования на Алтае: Сборник научных трудов / АГАУ - Барнаул: ООО «Принт-Инфо», 2001. - С 53-55.

4. Болотов А. Г., Макарычев С. В., Беховых Ю. В., Сизов Е. Г. Электронный измеритель температуры почвы // Проблемы природопользования на Алтае: Сборник научных трудов / АГАУ - Барнаул: ООО «Принт-Инфо», 2001. - С 55 - 57.

5. Макарычев С. В., Сизов Е. Г., Левин А. А. Влияние вырубок на гидротермический режим и тепловые свойства серых лесных почв Алтая // Гидроморфные почвы - генезис, мелиорация и использование: Тез. докл. Всероссийской научно - практической конференции (8-12 июля 2002 г., Москва). - М.: Издательство МГУ, 2002. - С 86-87.

6. Сизов Е. Г., Макарычев С. В. Динамика теплофизического состояния серых лесных почв Бие-Чумышской возвышенности // Вестник АГАУ №3 / АГАУ. - Барнаул, 2002. - С 238 - 240.

ЛР № 020648 от 16 декабря 1997 г.

Подписано в печать /¿/У: .40?$.... Формат 60X84/16. Бумага для множительных аппаратов. Печать ризографная. Гарнитура «Times New Roman». Усл. - печ. л. 1,4. Тираж 100 экз. Заказ № S0.

Издательство АГАУ, 656099, г. Барнаул, пр-т Красноармейский, 98 62-84-26

(8 yo J I» 18 70 3

Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Сизов, Евгений Геннадьевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА

1.1 Почвенный климат и теплофизическое состояние почвы

1.2 Методы определения теплофизических свойств и режимов почвенного профиля

1.3 Приборная база для теплофизических исследований

ГЛАВА 2. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ И ПОЧВЕННО-ФИЗИЧЕСКИЕ

ФАКТОРЫ

2.1 Геоморфологические и ороклиматические особенности территории

2.2 Эколого-биологические особенности взаимодействия березы и почвы

2.3 Агрофизическая характеристика серых лесных почв

ГЛАВА 3. ТЕПЛОВЫЕ СВОЙСТВА И РЕЖИМЫ В ПОЧВАХ

РАЗНОГО ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА

3.1 Теплофизические свойства серых лесных почв

3.2 Динамика теплофизических показателей и влагосодержания в суглинистых и супесчаных почвах под лесными ценозами

3.3 Температурный режим и теплопотоки в серых лесных почвах разного гранулометрического состава

ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ ВЫРУБОК НА ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ

СВОЙСТВА И ГИДРОТЕРМИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВ

4.1 Влияние вырубок на теплофизические свойства серых лесных почв в летний период

4.2 Температурный режим и теплопотоки в почве под лесным покровом и на вырубках

ВЫВОДЫ

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Теплофизические свойства и гидротермические режимы серых лесных почв Обь-Чумышского междуречья"

Актуальность проблемы.

Цель работы.

Задачи исследований.

- Установить закономерности гидротермических режимов и динамики теплофизических коэффициентов исследуемых почв в период вегетации.

- Выяснить влияние сплошных рубок на гидротермические режимы и тепловые свойства серых лесных почв.

Объект и методы исследования.

Исследования проводили на территории Косихинского лесхоза.

Исследования выполняли в соответствии с международной программой изучения березовых лесов правобережья Оби в связи с необходимостью сертификации согласно принципам FSC (на примере Косихинского района Алтайского края) в сотрудничестве с Алтайским государственным университетом под руководством д.б.н. Куприянова А. Н.

Содержание влаги в почвенных горизонтах на момент исследований определялась весовым методом.

Научная новизна и теоретический вклад.

Защищаемые положения.

- отрицательное воздействие сплошных рубок на строение почвенного профиля, физико-механические и теплофизические свойства, а также на гидротермические режимы серых лесных почв.

Практическая значимость.

Апробация работы.

Результаты исследований доложены на I международной конференции "Проблемы лесоводства и лесовосстановления на Алтае" (г. Барнаул, 2001), II международной конференции "Антропогенное воздействие на лесные экосистемы" (г. Барнаул, 2002), всероссийской научно-практической конференции "Гидроморфные почвы - генезис, мелиорация и использование" (Москва, МГУ, 2002), региональной молодежной научной конференции "Южная Сибирь: проблемы взаимодействия природы и общества" (г. Барнаул, 2003).

Публикации.

Основные . положения диссертации опубликованы в 7 научных работах. Общий объем публикации автора составляет 0,8 п. л.

Объем работы.

Заключение Диссертация по теме "Агропочвоведение и агрофизика", Сизов, Евгений Геннадьевич

107 ВЫВОДЫ

1. Исследованные серые лесные почвы относятся к супесчаной и суглинистой разновидностям. Плотность супесчаной почвы варьирует от 971

3 3 кг/м в дерновом горизонте Ад до 1734 кг/м в иллювиальном. В суглинистой разновидности плотность с глубиной возрастает более равномерно (от 1080 до 1422 кг/м3). Количество гумуса в горизонте Ai составляет 3,8 и 6,1 % соответственно.

Максимум температуропроводности в абсолютно сухом состоянии отмечен в дерновом, наименее плотном супесчаном горизонте Ад. С глубиной температуропроводность снижается в обоих почвенных профилях (на 33,4 и 6,6 % соответственно).

3. Увлажнение почвы вызывает рост всех теплофизических коэффициентов. При этом объемная теплоемкость серых лесных почв увеличивается линейно и, чем плотнее горизонт, тем быстрее. Так в иллювиальном горизонте в интервале ВЗ — НВ ее изменение в супесчаной почве составляет 53 %, а в суглинистой 55 %.

Температуропроводность имеет максимум, в супесчаной разновидности почвы приуроченный к НВ, а в суглинистой - к ВРК.

4. Весной, после таяния снега влагосо держание в гумусово-аккумулятивном горизонте суглинистой почвы близко к полной влагоемкости (45-47% от массы сухой почвы), а в супесчаной к наименьшей (18-21%). Высокая влажность почвы за счет атмосферных осадков сохранялась до июля, но к сентябрю уменьшалась до 25 и 15% соответственно.

Аналогичные, но меньшие по абсолютным величинам, изменения почвенного увлажнения отмечались и в ниже лежащих горизонтах. В целом общие запасы влаги в метровой толще в суглинистой почве за годы наблюдений оставались выше, чем в супесчаной разновидности.

6. Температура верхних горизонтов почвенного профиля суглинистой почвы в весенне-летний период на 4-5 °С выше, чем супесчаной. Теплее здесь и на метровой глубине. Но к осени супесчаная почва прогревается сильнее и температура подстилающих слоев становится на 3-4 °С выше по сравнению с суглинистой.

6 1

Объемная теплоемкость достигла 3,7-10° Дж/(м -К) в более плотном, сильнее увлажненном горизонте А]А2 под лесным покровом.

Разница в значениях теплопроводности на этих вариантах не превышала 10%.

В итоге тепловые потоки в почве на вырубках оказались на 70-80 % больше, чем под лесной растительностью.

Рекомендации производству

110

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Сизов, Евгений Геннадьевич, Барнаул

1. Агроклиматический справочник по Алтайскому краю. - Л.: Гидрометиздат, 1957. - 167 с.

2. Адаменко В. П., Инт Л. Э. Теплопроводность почв разного механического состава по данным экспериментальных определений в Эстонской ССР. Тр. ГГО. - Л., вып 248, 1969, с. 20-29.

3. Акулинин И. Устройство для измерения теплофизических характеристик твердых и жидких сред. Промышленная теплотехника. 1981, № 1, с. 3843.

4. Александров В. П., Куртенер А. В. Физические основы теплового баланса почв // М. Л., Сельхозгиз, 1935.

5. Алумяэ Э. М. К вопросу о влиянии влагообмена на теплообмен при определении тепловых коэффициентов. — ИФЛ, № 12, 1969, с. 189-193.

6. Андрианов П. И. Теплоемкость связанной воды и теплоемкость почв. Доклады ВАСХНИЛ, 1936, вып. 2, с. 71-74.

7. Андрианов П. И. Теплопроводность почв и грунтов. В кн.: Труды комитета по мерзлоте. - М. - Л., 1939, т. 7, с. 5 - 30.

8. Бабьев Н. Н. Совместное определение коэффициентов переноса тепла и влаги во влажных материалах. Тр. Моск. технол. ин-та пищ. пром-ти, 1956, вып. 6, с. 48-57.

9. Богомолов В. 3. Теплопередача в дисперсном теле (теплопроводность почвы). Сб. тр. по агрофизике. - М. - Л., 1941, вып. 3, с. 4-27.

10. Богомолов В. 3., Чудновский А. Ф. Методы определения термических характеристик почвы с применением мгновенного источника тепла. -Сб. тр. по агрофизике. М. - Л., 1941, вып. 3, с. 27 - 40.

11. Болотов А. Г. Теплофизическое состояние почв и совершенствование инструментальной базы для его исследований. Автореф. канд. дис. -2003. - 22 с.

12. Болотов А.Г., Беховых Ю.В., Макарычев С.В., Сизов Е.Г. Электронный измеритель температуры почвы. Сб. "Проблемы природопользования на Алтае", Барнаул, 2001 г.

13. Болотов А.Г., Макарычев С.В., Левин А.А. Автоматизированная система для исследования теплофизических характеристик почв. Вестник АГАУ, №3. Барнаул, 2002 г.

14. Бондаренко Н.Ф., Полуэктов Р.А., Якушев В.П. Иммитационные модели и методы принятия решений при программировании урожаев. Доклады ВАСХНИЛ, №2, 1986, с.5-7.

15. Бровкин Л. А. Определение коэффициента температуропроводности при квазистационарном режиме // Заводская лаборатория. — 1961, №5.- с. 578.

16. Бутин Н. А. Исследование теплоты смачивания и удельной теплоемкости некоторых почв Европейской части СССР. Проблемы советского почвоведения. - М. - Л., 1940, с. 10.

17. Бутов A.M. Импульсные методы и их применение для исследования теплофизических коэффициентов строительных материалов. // Автореф. канд. дисс. М.: 1964. 321с.

18. Бутов A.M. Метод определения коэффициентов теплопроводности и температуропроводности // «Заводская лаборатория», 1961, том 27, №1. с.35-38.

19. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. М.: Агропромиздат, 1986.- 416 с.

20. Васильева Г. В. О теплопроводности влажных пористых систем. В кн.: Тепло- и массообмен при фазовых и химических превращениях. Минск, 1968, с. 227-233.

21. Веретельников В.П., Рядовой В.А. Промерзание и оттаивание черноземов типичных. Почвоведение.-1997.- №2.-с.203-205.

22. Вишневский Е.Е. Импульсный метод определения термических характеристик влажных материалов //Тр. ВНИКФТИ, вып.2. 1958. -с.73-90

23. Власов В. В., Шаталов Ю.С. Методы и устройства неразрушающего контроля теплофизических свойств массивных тел // Измерительная техника. 1980, №6. - с. 42-45.

24. Воейков A.M. Проблемы температуры почвы. Типы вертикального распределения ее и отношение к температуре воздуха // Метеорология, 4.1, гл.7, СП 6.1903.

25. Волобуев В. Р. Введение в энергетику почвообразования. М.: Наука, 1974.- 128 с.

26. Волохов Г. М., Габец П. С. Метод и аппаратура для комплексного определения теплофизических характеристик в квазистационарном режиме. Минск. 1969. - 37 с.

27. Воронин А. Д. Структурно-функциональная гидрофизика почв. М., 1984, - 203 с.

28. Воронина Л.В. Зонально-провинциальные особенности теплового режима почв солонцовых комплексов Западной Сибири. Тез.докл.2 Съезда О-ва почвоведов, Санкт-Петербург, 27-30 июня, 1996. Кн.2.-М., 1996.-с.30-31.

29. Гамаюнов Н. Н. Некоторые задачи тепло- и массообмена. ИФК, 1962, № 2, с. 79-90.

30. Гамаюнов Н.И., Стотланд Д.М. Тепломассоперенос в промерзающих и мерзлых торфяных почвах. Почвоведение.-1998.-№ 1.-е.29-36

31. Герайзаде А. П. О закономерностях в распределении теплофизических характеристик горных почв и факторах, влияющих на них. // Тезисы к VIII съезду почвоведов. Новосибирск, 1989. - с. 18.

32. Герайзаде А. П. Преобразования энергии в системе почва растение — атмосфера. Автореф. докт. дисс., М., 1988. -31 с.

33. Герайзаде А. П. Связь между тепло- и гидрофизическими свойствами некоторых типов почв Азербайджанской ССР. Автореф. дисс. канд. техн. наук. - Л., 1970, - 19 с.

34. Герайзаде А. П. Термо- и влагоперенос в почвенных системах. Баку: Элм, 1982, 157 с.

35. Глинка К.Д. Почвоведение. Государственное изд. с.-х. и колхозно-кооперативной литературы. M.-JI. 1932. 593 с.

36. Глобус А. М. Арефьев А. В. О некоторых зависимостях между гидрофизическими и теплофизическими характеристиками почв. Сб. тр. по агрофизике. - Л., 1971, вып. 32, с. 127 - 136.

37. Глобус А. М. Почвенно-гидрофизическое обеспечение агроэкологических моделей. — Л., 1987, 427 с.

38. Глобус А. М. Физика неизотермического внутрипочвенного влагообмена. Л.: Гидрометеоиздат, 1983, - 279 с.

39. Глобус A.M. Физика почв в агрофизическом институте и в мире: итоги и взгляд в будущее. Труды международной научно-практической конференции. С-Петербург, 2002.

40. Горшенин К.П. Почвы южной части Сибири. М., Изд-во АН СССР, 1955.

41. Градобоев Н.Д., Прудникова В.М., Сметанин. Почвы Омской области. Омск, 1960.

42. Гулько Т.В. Моделирование нестационарной теплопроводности почвы при помощи омической сетки- электромодели. Вестн. челяб. агроинж. ун-та.-1997.-№ 19.-е. 125-129.

43. Гупало А. И. Тепловые свойства в зависимости от ее влажности и плотности. Почвоведение, № 4, 1959, с. 40 — 46.

44. Дерягин Б. В., Сидоренко Г. П. Термоосмос. // ДАН СССР, т. 32, вып. 622,1941.

45. Дерягин Б. В., Чураев Н. В., Муллер В. М. Поверхностные силы. М.: Наука.-1987.-399 с.

46. Димитрович А. Д. Определение теплофизических свойств строительных материалов. -М., 1963, 123 с.

47. Димо В. Н. Агрофизическая характеристика почв Восточного Забайкалья // Агрофизическая характеристика почв нечерноземной зоны Азиатской части СССР. -М.: Колос, 1978, с. 134-173.

48. Димо В. Н. К вопросу о зависимости между температуропроводностью и влажностью почв // Почвоведение. 1948, № 12. - с. 729 - 734.

49. Димо В.Н. Тепловой режим почв СССР. М., Колос, 1972, с.359.

50. Дмитриев Е. А. Теплоемкость почвы. Автореф. дисс. канд. биол. наук. -М, 1958. 11 с.

51. Докучаев В. В. Избранные сочинения. М., Сельхозгиз, 1948.

52. Дугаров В. И. Теплопроводность лугово-черноземной почвы Еравнинской котловины (Бурятская АССР). Почвоведение, 1976, №3, с. 115-119.

53. Забловская А. Г. Тепловые характеристики некоторых почв Латвийской ССР. // Тр. Латвийской с.-х. академии, вып. 18. 1967.

54. Зиновьев В. Е. Прибор для автоматизированных измерений теплофизических характеристик горных пород в условиях, близких к естественным // Измерительная техника. 1985, №11.-е. 62-63.

55. Зонн С. В. Влияние леса на почвы. М.: Изд. АН СССР, 1954. - 160 с.

56. Зуев В. С., Балашов Е. В. Влияние температуры на зависимость потенциала почвенной влаги от влажности в дерново-подзолистых почвах. // Моделирование процессов энерго- и массообмена на мелиорируемых землях. Л.: Изд-во АФИ, 1985. - с. 136-144.

57. Иванов JI. А. Абсолютный метод комплексного определения теплофизических коэффициентов с мгновенным источником тепла // Записки Ярославского технолог, ин-та, т. 2. 1957. - с. 252-255.

58. Измаильский А. А. Избранные сочинения. М., Сельхозгиз, 1950.

59. Иконникова Е. А. Исследование влияния обработки почвы на ее тепловой режим. Л.: АФИ, 1965.

60. Иконникова Е. А. Тепловые свойства чернозема обыкновенного в Аткарском районе Саратовской области. Тр. Саратов. Ин-та механизации сельского хозяйства, 1962, вып. 31, с. 71-81.

61. Исмаилов А. А., Мамедов Г. М. Водно-воздушный и тепловой режим горно-каштановых почв юго-восточной части Большого Кавказа. Почвоведение, 1974, № 10, с. 80-90.

62. Каганов М. А. К вопросу об использовании метода мгновенного источника тепла для определения термических характеристик теплоизоляторов // ЖТФ. 1956, №3. - с. 674-678.

63. Каганов М. А. Прибор для определения тепловых характеристик почвы в естественных условиях // Сб. тр. по агрофизике, вып. 5. Л.: 1952. - с. 90-97.

64. Каганов М.А., Чудновский А.Ф. Об определении коэффициента теплопроводности почв. // Изв. АН СССР. География. 1953, № 2,- с.183-191.

65. Казанский М. Ф., Куландина А. Н. Влияние форм связи на тепломассоперенос в типичных капиллярно-пористых телах. // ИФЖ. -1959, №5.-с. 88-92.

66. Кантер К.А. Об одном методе мгновенного источника тепла для определения термических характеристик // ЖТФ.- 1955, №6. с. 583-587.

67. Каретин Л.Н. Некоторые генетические признаки черноземных почв восточной окраины Зауральской лесостепи // Доклады Сибирских почвоведов IX Международному конгрессу почвоведов. Новосибирск, 1968.

68. Китсе Я. С., Рейнтам J1. Ю., Роосталу А. Р. Агрофизическая характеристика почв Эстонской ССР // Агрофизическая характеристика почв нечерноземной зоны Европейской части СССР. М.:1976. - с. 128169.

69. Колмогоров А.Н. К вопросу об определении коэффициента температуропроводности почвы // Изв. АН СССР. География и геофизика, т. 14.- 1950, № 2,- с.97-99.

70. Колосков П. И. Почвенная климатология. — Почвоведение, 1946, № 3.

71. Кондратьев Г.Н. Регулярный тепловой режим // М.: 1954. 408с.

72. Костов В. И. Универсальная установка для теплофизических исследований, управляемая микроЭВМ // Измерительная техника. -1985, № 11.-е. 56-58.

73. Костычев П.А. Почвы черноземной области России, их происхождение, состав и свойства // ч.1, СП б.- M.-JL: Сельхозгиз, 1937.

74. Кравков С. П. Почвоведение. М. Л., Сельхозгиз, 1937.

75. Кравцова В. И. // Почвы Алтайского края. Изд-во Академии наук СССР. М.: 1959.-е. 18.

76. Кудряшова С.Я., Чичулин А.В. нелинейные методы в физике почв. Тез.докл.2 Съезда О-ва почвоведов, Санкт-Петербург, 27-30 июня, 1996. Кн. 1.-М., 1996.-с.85-86.

77. Кулаков М. В. Исследование тепловых свойств материалов // Строительная промышленность. 1952, №6. - - с. 26-28.

78. Куликов А. И. Физические свойства и водно-тепловой режим лугово-черноземных мерзлотных почв Бурятской АССР. Автореф. дисс. канд. биол. наук. - Новосибирск, 1983. - 20 с.

79. Куликов А. И., Дугаров В. И. Теплоэнергетика почв: основные понятия, достигнутые результаты и перспективы развития. Тез. докл. VIII съезда почвоведов. - Новосибирск, 1989, с. 121.

80. Куликов Т. А. Тепловые характеристики типичных почв Киргизской ССР. Автореф. канд. дисс. 1958, - 27 с.

81. Куминова Н.В. Растительность Кемеровской области. Новосибирск, 1950.

82. Куртенер А. В., Чудновский А. Ф. Основы расчета и регулирования теплового режима в открытом и защищенном грунте. Л.: Гидрометеоиздат, 1969. - с. 43-51.

83. Лайхман Д.Л. О точном методе определения температуропроводности почвы. // Тр. ГГО, выпуск №2(64). 1947. - с. 36-42.

84. Лунин А. И. Импульсный метод определения теплофизических характеристик влажных материалов // Канд. дисс. М.: 1972. - 139 с.

85. Лупинович И. С., Афанасьев Н. И. Тепловые свойства заболоченных почв БССР. // Доклады АН БССР. 1965, № 10.

86. Лыков А. В. Теория теплопроводности. М., 1952. - 392 с.

87. Лыков А. В. Явление переноса в капиллярно-пористых телах. — М.: Гостехиздат, 1954. 226 с.

88. Лыков А. В. Явление переноса в капиллярно-пористых телах. М.: Гостехиздат, 1954. 226 с.

89. Любославский Г. А. Влияние поверхностного покрова на температуру и обмен тепла в верхних слоях почвы. С.-Петербург, 1909. - 92 с.

90. Мазиров М. А. Распределение теплофизических свойств в профиле горных коричневых почв. Сб. трудов ИПА АН УзССР, вып. 35, Ташкент, 1989, с. 111-115.

91. Мазиров М. А. Теплофизические свойства и водный режим горных коричневых почв под плодовыми насаждениями. Автореф. дисс. канд. с.-х. наук. - Ташкент, 1988, - 24 с.

92. Мазиров М. А., Макарычев С. В. Тепло физическая характеристика почвенного покрова Алтая и западного Тянь-Шаня. Владимир, ВГУ, 2002. - 448 с.

93. Мазиров М.А. Теплофизическая характеристика почв Западного Тянь-Шаня. Тез.докл.2 Съезда О-ва почвоведов, Санкт-Петербург, 27-30 июня, 1996. Кн. 1.-М., 1996.-С.90-91.

94. Макарычев С. В. Метод определения коэффициентов термопаропереноса во влажных почвах // Тезисы конф. "Методика преподавания основ научных исследований в агрономии". Барнаул, 1990. — с. 8-9.

95. Макарычев С. В. Метод определения коэффициентов термопаропереноса во влажных почвах // Сб. тр. Алтайского СХИ "Современные методы исследований в агрономии". Барнаул, 1990. - с. 81-85.

96. Макарычев С. В. О распределении тепловых свойств в профиле выщелоченных черноземов Алтайского Приобья // Тезисы конф. — Новосибирск, 1983.

97. Макарычев С. В. Природно-климатическое районирование и теплофизические особенности почвенного покрова Алтайского края // Материалы II Межд. Конф. «Антропогенное воздействие на лесные экосистемы, Барнаул, 2002, с. 157-159.

98. Макарычев С. В. Теплофизические свойства выщелоченных черноземов Алтайского Приобья. Автореф. дисс. канд. биол. наук. -Новосибирск, 1980. - 24 с.

99. Макарычев С. В., Лунин А. И. Метод определения молекулярных теплофизических характеристик почвы // Инф. лист Алтайского ЦНТИ. -1978, №235.-4 с.

100. Макарычев С. В., Лунин А. И. Объемный вес и теплофизические свойства почвы. Изв. СО АН СССР, сер. биол. наук, 1978, вып. 3, с. 1012.

101. Макарычев С. В., Мазиров М. А. Природно-климатическое районирование и теплофизические особенности почвенного покрова Алтая // Тез. краевой конф. "Природоведческое и экологическое Краеведения Алтая", Барнаул, 1995.

102. Макарычев С. В., Мазиров М. А. Теплофизика почв: методы и свойства. -Суздаль 1996, т. 1,231с.

103. Макарычев С. В., Мазиров М. А. Теплофизика почв: методы и свойства. Суздаль, 1996, т. 2, с.230

104. Макарычев С. В., Мазиров М. А. Теплофизическое состояние черноземных почв Алтайского края // Тез. межвузовской конф. "Экологические проблемы сельского хозяйства Алтая", Барнаул, 1995.

105. Макарычев С. В., Сазонов И. Е., Янов С.И. О влиянии термовлагопереноса на коэффициенты тепло- и температуропроводности легкосуглинистых черноземов Приобъя // Тез. конф. стран СНГ "Физика почв и проблемы экологии", Пущино, 1992.

106. Макарычев С.В. Взаимосвязь природно-климатического районирования и теплофизического состояния почв Алтайского края. // Сб. научных трудов "Почвенно-агрономические проблемы Западной Сибири", АГАУ, Барнаул, 2000, с. 41-42.

107. Макарычев С.В. Теплофизические свойства почв Юго-Западной Сибири. Автореферат док. дисс., М., МГУ, 1993.

108. Ш.Малышев В. М. Автоматический низкотемпературный калориметр // Приборы и техника эксперимента. 1985, №6. - с. 195-197.

109. Мамихин С.В. Воспроизведение температурного и гидрологического режимов почвы в математических моделях сухопутных экосистем. Вестник. МГУ. Сер.17.-1997.-№3.-с.7-10

110. Методы определение теплопроводности и температуропроводности. -М.: 1973.-с. 161-165.

111. Милано Г. Измерение эффективной теплопроводности неоднородных образцов // Приборы и техника эксперимента. 1985, №6. - с. 195-197.

112. Москаленко Н.Г. Изучение сезонного протаивания торфяников криолитозоны Западной Сибири. Тез. докл. конф. «Проблемы криол.

113. Земли: фундаментальные и прикладные исследования», Пущино, 21-25 апр., 1997, с.119-121.

114. Наумов В. Н. Калориметр с разборным уплотнением для низкотемпературных исследований // Приборы и техника эксперимента. 1985, №5.-с. 186-189.

115. Нерпин С. В., Трубачева Г. А. О механизмах термопереноса почвенной влаги при ее движении к фронту испарения. Моделирование процесса энерго- и массообмена. - Л., 1985, с. 101 - 111.

116. Нерпин С. В., Чудновский А. Ф. Энерго- и массообмен в системе растение-почва-воздух. — М.: Гидрометеоиздат, 1975. 358 с.

117. Неуструев С. С. Элементы географии почвы. М., Сельхозгиз, 1930.

118. Омельянов В. П. Исследование зональных и местных особенностей режима тепла и влажности почв Северной лесостепи и подтайги Алтайского края // Автореф. канд. дисс. Новосибирск. — 1976. — 33 с.

119. Омельянов В. П. Теплофизические свойства автоморфных почв северной лесостепи и подтайги Алтайского края // Агроклиматология Сибири. -Новосибирск, «Наука», Сиб. От-ие, 1977. с. 84-90.

120. Ончуков Д. Н. Исследование переноса тепла и влаги в почвах и грунтах. Автореф. дисс. канд. техн. наук. М.: 1955. - 16 с.

121. Остроумов Н. В., Макеев О. В. Температурное поле почв: закономерности развития и почвообразующая порода. М.: Наука, 1985, 192 с.

122. Павлов А. В. Энергообмен в ландшафтной сфере Земли. Наука: Новосибирск, 1984, - 256 с.

123. Палагин Э. Г. Гидродинамика системы атмосфера снег - почва и ее приложение к задаче агрометеорологического диагноза и прогноза. Автореф. докт. дис. - Л., 1978, - 31 с.

124. Панфилов В. П., Макарычев С. В., Лунин А. И., Чащина Н. И. Некоторые закономерности влагопереноса в почвах разного механического состава // Проблемы почвоведения. М.: Наука, 1982. -с. 13-17.

125. Панфилов В. П., Чащина Н. И. Особенности поведения влаги в супесчаных и суглинистых автоморфных почвах в связи с их порозностью. // Изв. СО АН СССР. Биология, вып. 1. 1975. - с. 3-7.

126. Панфилов В.П., Макарычев С.В., Лунин А.И. и др. Теплофизические свойства и режимы черноземов Приобья.- Новосибирск. Наука, 1981, с.118.

127. Порхаев А. П. Тепло- и массообмен в полуограниченных дисперсных средах: Автореф. дисс. докт. техн. Наук. -М., 1956, 17 с.

128. Почвоведение, т. 1. М., 1988.

129. Ревердатто В.В. Растительность Сибири. Новосибирск, 1931.

130. Роде А. А. Основы учения о почвенной влаге. Л.: Гидрометеоиздат, 1965. 663 с.

131. Розенфельд Л. М., Гудкова М. К. Полевой прибор для определения тепловых характеристик почв в замершем состоянии и снегового покрова // Сб. тр. по агрофизике, вып. 5. 1952. - с. 126-134.

132. Романовский В.Е., Остерками Т.Е. Влияние незамерзшей воды на температуру и биологическую активность почв. Тез. докл. конф. «Проблемы криол. Земли», Пущино, 20-24 апр., 1998, с.228-230.

133. Рот А. А., Матвеев В. Г., Новиков А. А. Цифровой измеритель коэффициента теплопроводности // Приборы и системы управления. -1984, №6.-с. 24-25.

134. Руководство по градиентным наблюдениям и определению составляющих теплового баланса. Л.: Гидрометеоиздат, 1964. - 120 с.

135. Рычева Т.А. Моделирование температурного режима дерново-подзолистой почвы: определяющая роль условий на поверхности. Почвоведение, №>6, 1999, с.697-703.

136. Рычева Т.А. Моделирование температурного режима почвы на основе данных метеонаблюдений. Тез.докл.2 Съезда О-ва почвоведов, Санкт-Петербург, 27-30 июня, 1996. КнЛ.-М., 1996.-е. 108-109.

137. Савинов Д. Д., Слепцов В. И. Теплофизические свойства мерзлотной пойменной окультуренной почвы. Бюл. Якутского филиала СО АН СССР, 1981.-с. 3-6.

138. Серова Н. В. О картировании теплофизических характеристик почв. В кн.: Климат почвы. JL: Гидрометеоиздат, 1971. с. 80-86.

139. Серых Г. М., Сысоев В. Г. Многоканальная автоматизированная установка для комплексного определения теплофизических характеристик материалов // Измерительная техника. 1984, №1. - с. 4748.

140. Синицкий Н. Е. Установка для исследования теплофизических свойств твердых тел при низких температурах // Промышленная теплотехника. -1983, №1.-с. 62-68.

141. Смольянинов И. И. Почвообразующее воздействие сосны и березы на различных почвах. // Труды I Сибирской конференции почвоведов, Красноярск, 1962. с. 65-80.

142. Судницын И. И. Закономерности движения почвенной влаги и ее потребления растениями. Автореф. докт. дисс. - М., 1965. — 53 с.

143. Сумгин М. И. Вечная мерзлота почвы в пределах СССР. М.: Изд-во АН СССР, 1937, - 379 с.

144. Сухачев А. Г. Вводно-физические и тепловые свойства высокогорных почв Аксайских сыртов. Автореф. канд. дисс. - 1962. - 22 с.

145. Тихонов А. Н., Самарский А. А. Уравнения математической физики. М., 1966. 724 с.

146. Тихонравова П.И. Особенности температурного режима и теплофизических свойств орошаемых почв солонцового комплекса Заволжья. Автореф. дис. канд. с.-х. н. М., 1988. 23 с.

147. Тихонравова П.И. Оценка теплофизических свойств почв солонцового комплекса Заволжья // Почвоведение. 1991. № 5. С. 50-61.

148. Трофимов С.С. Экология почв и почвенные ресурсы Кемеровской области. Изд. Наука СО Новосибирск, 1975. 300 с.

149. Трубачева Г. А., Нерпин С. В. Моделирование низкотермического влагообмена в почве. Агроклимат и программирование урожаев. — JL: Изд-во АФИ, 1986, с. 126-139.

150. Турапов И. Тепловой режим почв вертикальной зональности Западного Тяныпаня и пути его регулирования. Автореф. докт. дисс., Ташкент, 1994, 47 с.

151. Турапов И. Тепловой режим темных сероземов Ангренского бассейна. -Тр. НИИПА МСХ УзССР, вып. 12, изд. «ФАН», Ташкент, 1976.

152. Турапов И. Тепловые характеристики типичного серозема давнего орошения. Тр. НИИП МСХ УзССР, вып. 6, изд. «ФАН», Ташкент, 1970.

153. Уфимцева К. А. Почвенный климат. В кн.: «Краткая географическая энциклопедия». 1960.

154. Федорова Н. М. Водный и тепловой режимы почвенного покрова и их роль в почвообразовании. Автореф. канд. дисс. - М., 1985, - 25 с.

155. Фельдман Я. И. // Почвы Алтайского края. Изд-во Академии наук СССР. М.: 1959.-е. 23.

156. Фетисов В. В. Усовершенствованный цилиндрический зонд для исследования теплопроводности материалов // Измерительная техника. -1979, №7.-с. 40-42.

157. Филатов М. М. География почв СССР. М., Учпедгиз, 1945.

158. Фриш С.Э., Тиморева А.В. Курс общей физики, том 1. 1968. - 466с.

159. Фукс JI. Г., Шмандина В. Н. Метод комплексного определения теплофизических свойств // Изв. ВУЗов. 1970, №2. - с. 124-127.

160. Харламов И.С. Теплофизические свойства серых лесных почв подтаежной зоны Западной Сибири. Автореф. дис, . канд. биол. н. Новосибирск, 1985.

161. Цейтин Г. X. О расчетных методах определения потока тепла в почву. — В кн.: Процессы тепло- и влагопереноса в почвогрунтах юга Дальнего Востока. Владивосток, 1982, с. 3-24.

162. Цейтин Г.Х. О вычислении коэффициента температуропроводности и потока тепла в почву по осредненным температурам // Тр. ГГО, выпуск №60. 1956. - с. 67-80.

163. Чигир В. Г., Михеев О. В. и др. Управление тепловым режимом криогенных почв как основа их комплексной мелиорации и рационального использования. Криогенные почвы и их рациональное использование. М.: Наука, 1977, с. 163-234.

164. Чичуа Г. С. Зависимость теплофизических характеристик пахотного слоя черноземной почвы Кахетии от влажности и плотности. Научн. тр. Грузин, с.-х. ин-та, 1981, т. 121, с. 19-25.

165. Чичуа Г. С. Теплофизические характеристики основных почвенных типов Грузинской ССР. Автореф. докт. дисс. 1965. 53 с.

166. Чичулин А. В. Теплофизические свойства черноземов // Черноземы: свойства и особенности орошения. Новосибирск: Наука. Сиб. от-ие, 1988.-с. 143-159.

167. Чудновский А. Ф. ЖТФ, № 11, 1938.

168. Чудновский А. Ф. Основы агрофизики. Ч. 3. М.: Физматгиз, 1959. - с. 405 - 634.

169. Чудновский А. Ф. Теплофизические характеристики дисперсных материалов. М.: Физматгиз, 1962. - 456 с.

170. Чудновский А. Ф. Цилиндрический зонд для измерения термических характеристик почвы // Сб. тр. по агрофизике, вып. 5. Л.: 1952. - с. 8690.

171. Чудновский А.Ф. Теплофизика почв. // М.: 1976. 352с.

172. Чудновский А.Ф. Физика теплообменов в почве // M.-J1. : Гостехиздат, 1948. 220с.

173. Шевельков В.И. Теплофизические характеристики теплоизоляционных материалов. // М.: 1960. 96с.

174. Ширинов Н. А. Экспериментальное исследование теплофизических параметров основных типов почв Азербайджанской ССР. Автореф. канд. дисс. - 1967, - 16 с.

175. Широбокова А. П. Изучение закономерностей в тепловых свойствах почвы с целью оценки и регулирования ее теплового режима. Автореф. канд. дисс. - JL, 1965, - 23 с.

176. Шульгин А. М. Климат почвы и его регулирование.- Л.: Гидрометеоиздат, 1972.-е. 6.

177. Шульгин A.M. Температурный режим почвы.- Л.: Гидрометеоиздат, 1957.-242 с.

178. Янкелев Л. Ф. Метод скоростного определения коэффициентов тепло- и температуропроводности без отбора проб // Строительство предприятий нефтяной промышленности. — 1956, №5. с. 14-17.

179. Arpad F. // Meres es automat. v. 30, № 2, 1982. - p. 55-58.

180. Auracher H. // Bull. Inst. Int. Froid. № 2, 1976. - p. 25-30.

181. Auracher H. // Int. G. Refeig., v. 1, № 1, 1978. - p. 47-52.

182. Bouma, J., J. Stoorvogel, B.A. van Alphen, and H.W.G. Booking. Pedology, Precision Agriculture, and Changing Paradigm of Agriculture Research. Soil Sci. Soc. Am. J. 63, 1763-1768, 1999.

183. Bristow Keith L., Bilskie Jim R., Kluitenberg Gerard J., Horton Robert. Comparison of techniques for extracting soil thermal properties from dual-probe heat-pulse data. Soil Sci.- 1995.-160, №1- p.1-7.

184. Coldsmid H. G. // G. Phis. E. Sci. Instrument. v. 14, № 10, 1981, p. 11491152.

185. Dreyer G. // 2 Symp. Temp. Meas. Ind. Sci. Shui. № 16-18, 1984. - p. 423433.

186. Eitzinger Josef, Parton W.J., Hartman M. Improvement and validation of a daily soil temperature submodel for freezing/thawing periods/ // Soil Sci.-2000.-165, № 7.-p.525-534.

187. Gunter S. // Bauinf. Wiss und Techn. 28, № 6, 1985. - s. 3-4.

188. Haupl E., Stopp R. // 2 Symp. Temp. Meas. Sci. Suhl. v. 16-18, 1984. - s. 413-422.

189. Huet I. // Woter constr. v. 15 № 72, 1979. - p. 457-474.

190. Istvan K. L. // Meres es automat. v. 30. № 2, 1982. - p. 51-55.

191. Larscheid, G., Blackmore, B.S., Moore, M. Management Decisions Based on Yield Maps. Presented at 1st European Conference on Precision Agriculture, 8-10 September 1997, Warwick University Conference Centre, Warwick, UK.

192. Moench A. F., Evans D. D. Thermal conductivity of soil using a cylindrical heat sourse. // Soil Sci. Soc. Am. Proc., -1970. v. 34, p. 377-381.

193. Mokudxaj R. //Wood Ind. v. 35, № 4, 1980, - p. 162-165.

194. Nassar I.N., Horton Robert, Flerchinger G.N. Simultaneous heat and mass transfer in soil columns exposed to freezing/ thawing conditions. Soil Sci.-2000.-165, №3.-p.208-216.

195. Noborio K., Mclnnes K.J., Heilman J.L. Measurements of soil water content, heat capacity, and thermal conductivity with a single TDR probe. Soil Sci.-1996.-161, №l-p.22-28.

196. Rogas N. // Symp. Temp. Meas. Ind. Sahl. № 16-18,1984. - p. 401-411.

197. Zenon I. // Pomiary, autom., contr. v. 31, № 9, 1985. - p. 212-214.

198. Carlslow H. S., Jaegev I. S. Heat condition in soils. London, 1948, 487 p.

Информация о работе

Сизов, Евгений Геннадьевич
кандидата сельскохозяйственных наук
Барнаул, 2003
ВАК 06.01.03

Диссертация

Теплофизические свойства и гидротермические режимы серых лесных почв Обь-Чумышского междуречья - тема диссертации по сельскому хозяйству, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы