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"

сВ^З 3488

На правах рукописи

Му-

СИЗОВ Евгений Геннадьевич

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

I

Специальность 06.01.03 -агропочвоведение, агрофизика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

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

Зашита состоится « 17 » декабря 2003 г. в 12°° 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 Е-таН: газзота! @ аИпк. altai.ru

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук, (^у

профессор В. А. Рассыпное

А ктуал ьн оста пробл ем ы.

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, пншевой и биологический режимы почв, но и на их теплофизическое состояние.

Формирование- температурных полей в почве определяется се 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 шдротермических режимах почвенных горизонтах под влиянием антропогенных воздействий.

Последнее десятилетие характеризовалось массовой - вырубкой березовых лесов в ряде районов Алтайского края (Кос их и не ком, Первомайском и др.). Вывоз дрсвссипы 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 па почвах, испытавших антропогенное воздействие.'

Цель работы. -

Изучить теилофизнческие свойства и гидротермичсские режимы ссрых лесных ночи Обь-Чумышского междуречья и влияние на них сплошных рубок.

Задачи исследований,

- Экспериментально определить теплофнзнчсские характеристики ссрых лесных почв и выяснить особенности их изменений в почвенном профиле в зависимости от иоч вен по-физических факторов.

- Установить закономерности в гшротсрмичсских режимах и динамике теипофизических коэффициентов исслсдусмых почв в период вегетации.

- Выяснить влияние сплошных рубок на гидротерм и ч ее ки е режимы и тепловые свойства ссрых лесных почв.

Объект и методы исследопания.

Исследования проводились на территории Коснхннского лесхоза.

ЦНБ МСХА

ы

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 правобережьям Оби в связи с необходимостью сертификации согласно принципам^ ГСС (на примере Косихинского района Алтайского края) в сотрудничестве с Алтайским государственным университетом под руководством д.б.н. Куприянова Л. Н.

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

Теплофнзические свойства почв изучени е лаборатории теплофизики АГАУ на образцах с ненарушенным сложением в пятикратной повторносш. 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 фишки АГАУ. . ••

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

, , Наущая новизна и теоретический вклад.

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

Определены закономерности формирования гндротсрмическнх режимов и тснлофнзичсских 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 па строение почвенного профиля, физико-механические и-теплофнзические свойства, а также на гидротермические' режимы серых лесных почв.

Практическая значимость.

На основе экспериментальных исследований серых лесных почв выявлены закономерности, позволяющие прогнозировать скорость н характер изменений тсплофизических 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 н лесовосстановлеиия на Алтае» (г. Барнаул, 2001), II международной конференции «Антропогенное воздействие на- лесные экосистемы» (г. Барнаул, 2002), всероссийской научно-практической конференции «Гилроморфные почвы - генезнс, 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 обьем публикации автора составляет0,8 и л..

Обт-сч 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 тепл»физическими свойствами: теплоемкостью, теплопроводностью, температуропроводностью и теп л оус во я ем остью.

Познанию тсплофизических свойств почв, установлению зависимостей между ними, изучению механизмов влияния друг на друга почвенно-физическнх факторов, посвящено большое количество работ как отечественных, так и зарубежных авторов, что указывает на большой интерес к эпш исследованиям. (ЧудновскиЙ, 1948,1976; Димо, 1948, 1972; Гсрайзаде, 1970, 1982; Панфилов, Макзрычев, Лунки н др., 1981; Харламов, 19S5; Макарычев, 1996; и др.)

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

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

Методы определения теплофизических характеристик почвы традиционно подразделяются па 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 метолы определения теплофизических коэффициентов почв. В соответствии с особенностями температурных нолей, формируюшихся в холе измерений, их можно разделить на две принципиально различные группы: стационарные и нестационарные (Чудновский, 1948; Шевельков, 1960; Дпмитрович, 1963; Методы определения 1973).

Стационарные методы основаны на закономерностях постоянного во времени температурного поля. При этом тепловой поток, проходящий через исследуемый объект, остается неизменным но величине и направлению. В этом случае изменение температуры в направлении потока тепла описывается линейной зависимостью, а темнературi ш й 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. Чудиовскому (1948-1976), М.В. Кулакову (1952), C.B. Вишневскому (1958), Л.Ф. Янкслсву (1956), Л.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 среди. Время наступления максимума и его величина зависят ог теплофизических параметров среды и определяете» на основе решения уравнения Фурье с известными граничными условиями (Бутов, 1961,1964; Янкелсв, 1956; Вишневский, 1958; Кулаков, 1952; Фукс, 1970; Лунин, 1972; Bristow, Bilskie, ЮиИспЬегу, 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 теплофизнческих свойств применялся метод "мгновенной" пластины (Богомолов, Чудновскнй, 1941; Розенфельд, Гудкова, 1952), шарового зонда (Каганов, 1952) или цилиндрического зонда (Carlslow, Jaegev, 1948; Чудновский, 1952; Каганов, 1956; Гамаюнов, 1964). '

Следует отметить, что предложенные устройства для исследования теплофизнческих коэффициентов в нолевых 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 1>ис-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) Косихннскнй район, на' территории которого непосредственно проводились исследования, расположен на стыке двух агроклиматических районов: прохладного увлажненного района и умеренно теплого увлажненного. Абсолютный температурный максимум: КЗ 8, абсолютный минимум -52, среднегодовая изотерма +1,0. Среднегодовое количество осадков 500 мм. Преобладающий в течение года ветер - юго-западный с переходом па 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-Чум и шского междуречья серые лесные почвы формируются под березовыми лесами с примесью осины и сосны.

В настоя шее 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 плошадки под лесным покровом (контроль) и на сплошной вырубке.

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

Механический состав серых лесных почв на лессовидных суглинках (разрезы 2 и 3) в верхней части профиля легкосуглинистый, крунно-пылеватый, содержание этой фракции достигает почти 50% от массы почвы, что характерно для лессовидных суглинков. Иллювиальные горизонты тяжелосуглиннстые, крупнопылсватые, 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 пол 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. 8 иллювиальном горизонте уменьшается до 4,2-4,3. Наибольшая величина гидролитической кислотности отмечаегся в гумусовом горизонте. ВIю' I вообр азу ¿още й 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 Ал супесчаного варианта она всего 971 кг/м', а с глубиной возрастает до 1538 хг/ч\ 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/м' в горизонте ВС.

Плотность твердой фазы п этих разрезах колеблется незначительно (от 2600 до 2700 кг/м').

Порозностъ в дерновой горизонте выше в супесчаной почве (63й>), 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-Ю6 Дж/(м3-К)1 Максимальна она в наиболее плотном переходном горизонте; АгВ (1,856-106 Дж/(м3*К)). В дерновом горизонте суглинистой почвы объемная теплоемкость' оказывается выше по сравнению с супесчаной разновидностью — 1,031-10* Дж/(м5 К). В целом профиль супесчаной серой лесной почвы-более теплоемкий, чем суглинистой.

В абсолютно сухом состоянии температуропроводность генетических: горизонтов определяется плотностью, порозностыо, дисперсностью н 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 Л2В суглинистой серой лесной почвы она равна «.Ш-Ю^/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 почвообразующей 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 гилроконстанг отмечены в супесчаной почве..В суглинистой разновидности эти показатели выше. ' .

Таб.нш 1

ВолIю-Ф»пическиспостоянныессрт лесных от массы)

Г.тлбичд, см мг | (измпш (0.7НПЦ1РК нв Ш)

Ксшпл.пь. С11 еечтзя ночм

О-Я 350 657 - 43!} (.453

8-22 1 «V 7 ?4 5.Я2 Л 31 37.70

22-<6 олч 1.19 5.28 754 з?.гз

56-70 3.47 А .61 1230 19.03

70-45 Я.36 11.20 16.72 23 ЛЧ ТЯОГ,

ОМ 30 5.701 ■ ■ 7.*2 13 (»Я 18 (.2 27.28

>гш 25« 3.44 7.25 10.34

Кплпп.н. суглинистая почез

0-4 4.67 6 12 Зд 17.63 М.13

4-21 ■4 74 11.03 17 т

21-3« 4.17 5.91 11Л7 3156

38-70 8.2.1 11.12 17.01 2430 36.28

70-120 5.03 «00 13.40 33.20

>120 5.84 7.88 13.36 ют

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 НВ, в суглинистых кВРК.

Теплопроводность при водонасыщенин 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 теплофнзических коэффициентов при - различных гидроконстантах. Как оказалось наиболее динамично изменяется'температуролроволность горизонтов супесчаной почвы. Так в наименее плотном горизонте Ад эти изменения достигают 100%, В менее гумусированном горизонте А1Л; 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 теплофнзических коэффициентов при различных гидроконстантах в серых лссных почвах супесчаной разновидности

Теплофиэические характеристики ЛСсо- ЛЮ1ИО суха» мг (1.35 МГ) В1 (0,7 НВ) ВРК 1Ш ГШ

л (0-8 см!

010* 0.729 0.К34 0«71 0.^>о 1.111 3354

п-Н)*мг/с 0.350 О..ЧН 1.147 1.215 0Г472

X Нт/(ч-К) 0.255 0.677 0.767 1.142 1 ,Т4»> ЦЧЧ

Ь^ПчЛчЧ-К! 0.4*1 11742 0.К17 1067 1,224. 2ЛМ

А, Д. Г22-56 сч>

со104;и,'(м*ю 1.723 [ 1 -77Р>_. 1.745 2.043 2.1Н1 3.620

озш 1 () ч 0.576 ■ О.ЧЧ7 1.1)76 О 442

х 1.0.14 2.017 7.1-4 1,781

Ь.ЦНПк.'Гм'сЙ «."»I 1 1.256 1362 2.0 V) 2.262 2.5

А-В [56-70 см»

Со-10" Лт*/(и'К) 1.856 2.144 2.4X2 ЗЛМ

<>.76 Н.^б О'жк 0.<Н2 (1.567

X ВтЯм-К) 0.4«? 1*73 1.444 2.442 2.50* 1Л73

МО5 ДжЛм'сЮ ОЛ>«| 1.НМ 1 .'.№4 2.467 2.626 2.4.Ч.Ч

ОНГ/Ьк/^м'К) 1.76Н 1 2 242 2.476 2Я17 3266 3341

(НО'ч'/с 0.23? 1 0 7^, К 0.714 0.664 0,615 0543

ХВ1/(мк*) 0.412 | 1.760 1.7ГЛ 1ЛК4 2.1КГ) ?.п<>

Ь-КУЛж-Чм'-сЮ 1 2.1*1« 211М2 2Л1Н 2 561 2.765

' • ■ ■■: ' * ■ ■* ТаблииаЗ

Значения теплофнзических коэффициентов при различных гидроконстантах в серых лесных почвах суглинистой разновидности-

Теплофюические характеристик А&со- -ЛЮТ110 - , . сухм, мг (1.35 МГ) : ВЗ '* [0,7 НВ) ВРК- . ИВ .. ив.

Л (ГМ см!

Со-И)" ЫжЯм'Ю 1 1.031 Ц243 1317 1.5**1 1.В29- 3.4«

ч1Г)4 ч'/г | 0.32 0.746 0.702 О.Я37 0.781--" 0.41

ХНСМ-Ю | Об'« 0 427 1-043 1331 * 1.429'

МОлЛжЛм'сЮ 1 0,840 1Л73 1.172 1.455 1.617 2.23

А| (4-21 См1 '

' 0.Ч5К 1.146 1.211 ' 1.4Я4 1,710 3.45

«г 10* м7с о.7а 034

ХВлДч-Ю 0.441 0Я41 0:963 1.242 1334 137

МО1 ЛжЛм'-е-Ю - 0.686 очя2 1.080 1358 ' - 1.510 2.17

А,А-Г2Ю8сч) * • '

1,763 1 2.037 2-131 2Я23

0.270 I 0.75? 0.7ЯЧ П.76 0.703

V Вт/(м-К1 «,947 иМ 1Л83 ' 1.404 - 1.ЧЯЗ

ЬЧО* ЛчЛч'с К) 1.2'П \ - 1.76Я • 2.1К4 ' ■ 2.367 • - гю

ВС (70-120 см!

<,>№'Дж'(ч5К1 1.72Я | 2Ш1 2.2ГИ Г526 ' 2.86« 3.71

(гШ'^с р,2ЧЧ | 04<П 0:52 0523 03112 '

X Вт/(ч К) 1>517 -1/126 1.146 1.334 • 1.440 ■ 1.74

Ь-т'Дж'Гч'еК! 0:945 1 1.461 1.К16 лт , 234

Можно отметить, что при вссх 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 1~ранулометричсского состава на теплофшнческне свойства и влагосодержанне в серых лесных почвах нами были проведены исследования супесчаной аллювиальной и' близкой к среднссуглинистой разновидностей ночв под естественным лесным покровом (березовым лесом) на территории Коснхннского 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 А|Аг суглинистой почвы, где она достигала 3,713*10* Дж/(м3-К). Близкое к этому значение теплоемкости

зафиксировано также в уплотненном, но менее влажном горизонте А^В супесчаной почвы. В наименее плотном и- слабоувлажнснном; верхнем дерновом горизонте супесчаной разновидности она оказалась равна только Í.ASOIOÍ4 Дж/(м^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 почвьгв 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 А)Аг суглинистой серой лесной почвы, где объемная теплоемкость составила 3,489-10й Дж/{м3*К). Наименьшей; она оказалась в верхнем дерновом горизонте почвы супесчаной разновидности (2,223-10* Дж/(мК)}.

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 А]Аг почвы супесчаной разновидности, где теплопроводность выросла на 24 %.

К сентябрю в ночвенноч профиле наступило иссушение. Сказался недостаток августовских осадков. Особенно сухими стали горизонты супесчаной почвы, где зафиксировано минимальное увлажнение в горизонте AjAj (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 не buco кие по величине коэффициенты теплоаккумуляшш. Так в дерновых горизонтах супесчаной и суглинистой разновидностей почв объемная теплоемкость оказалась равной соответственно 1,350 и 2,226-Ю4 Дж^м'-К). В то же время теплоемкость на 100-см глубине составила 2,598 и 2,673*10* 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 AiAj 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 средиесугл инистых 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/(м'*К). Теплоемкость дернового горизонта супесчаной разновидности минимальна.

Характеризуя почвенный профиль в целом, можно отаеппъ, 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 увеличенном глубины отмечено некоторое увеличение этого коэффициента - на 15-20 %.

Первая половина лета 2002 гола 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 пол березовым лесом в суглинистой почве. Значительная фильтрация почвенной воды в супесчаном профиле обусловила пониженные значения влажности.

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

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

Объемная теплоемкость приняла минимальные значения в гумусовом горизонте супесчаной разновидности и несколько выше в горизонте At 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 ло сентябрь) следует отметить, что значительные осадки обусловили повышенное почвенное увлажнение вплоть до конца июля. Это обеепчнло формирование

значительных- коэффициентов теилоаккумуляции и теплопередачи в генетических1 горизонтах, серых - лесных^ почв. . Только к ■ осени влагосодержание снизилось, что вызвало уменьшение этих коэффициентов.

и

50 т

■

ло -

30--' М • • £0 ■ и ■ -10 5 -о -1-

V)-

01.0] 07.01 0401 она 0702 ОЧ02

и — суКГ ~ >.

05 01 0701 04 01 0504 0701 С»02

и — СА& — X

Рисунок 1, Динамика влажности (и, %), Рисунок 2., Динамика. влажности (и, СЬ), объемной- теплоемкости (С^ Дж/(м^К) и объемной теплоемкости (С^ Лж/<м*-К) и теплопроводности (X, Вт/(м К) в горюш« А, теплопроводности {X, Вт/(м-К) в горизонте А, супесчаной серой десной почаы'эа 2001-2002 : суглинистой ссроЯ лесной ночки за 2001-2002 голы. , ГОДЫ.' '

Первые наблюдения за температурой.почвы были проведены 25-26 мая 2001: года;н'а 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 суглинистой разновидности н 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 дня обоих вариантов.

В целом температура суглинистой почвы под лесом выше но веем исследуемым глубинам^ однако, время наступления экстремальных значений с , увеличением глубины различно. Так. под лесным покровом, пронзраетаюшемна участке суглинистой разновидности нрогреваннс 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 I 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 смелой с>-песчаной почвы прогрелись к 25 мая лишь до 8,7 и 8,2 °С, а на суглинистом участке до 14,4и 12,5 С. , ,

Отрицательные тепло: I ото к и 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/м: на три часа раньше.

Суточные изменения температуры в сентябре менее динамичны. Абсолютный максимум температуры поверхности почвы составил 22,3 °С па суглинистом варианте и 21,3 С на участке супесчаной разновидности. Однако с увеличением глубины слои супесчаной почвы оказхпись 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 1>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 смотр« на несколько меньшую температуру поверхности почвы, нижние три зонт и 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 голы наблюдений позволила установить, что температура в суглинистом профиле выше, чем в супесчаном но всем горизонтам.

ГЛАВА 4 ВЛИЯНИЕ ВЫРУБОК НА ТЕГОЮФИЗИЧЕСКИЕ 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 л есо восстановления на землях, уже подвергнутых антропогенному воздействию.

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

■ серых лесных почвах. Ниже представлены результаты влияния вырубок на . тепловые свойства-и влагосодержаниё -в исследуемых почвах па 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 н минимальна в почве без растительности рис. 3 н 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 А^ на контроле, где она-достигла 3,713-М6 Дж/(ьгК). В наименее плотном и слабоувлажненном верхнем слое при 100% вырубке она,оказалась равна только*2,112'106 Дж/(м К). Вцелом 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 верхних1 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 древссной растительностью. На вырубке -же- это горизонты А'| и АгА2 вода из которых потреблялась травянистой растительностью и испытывала физическое испарение.

Наиболее теплоемкими в июле показали себя самые плотные горизонты А)Аг на контроле н нижележащие горизонты ВС обоих вариантов. Способность аккумулировать тепло в верхних горизонтах Лд и А) к середине лета тем не менее понизилась. На контроле объемная теплоемкость но 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 Л,Л2). -

Теплопроводность почвенного профиля в березовом лесу практически не изменилась, тогда как на вырубке в горизонге А) она стала меньше на 22

Л* г ,

К сентябрю в почвенном профиле наступило иссушение. Сказался недостаток августовских осадков. Особенно сухими стали верхние горизонты А( н А)Аз почвы на сплошной вырубке, прежде всего из-за физического испарения и потребления; влаги молодым подростом осины к 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 теплоаккумудяцни. Так в горизонте Л) на контроле объемная теплоемкость оказалась равной 1,35<Н0* Дж/(м'-К). В то же время теплоемкость при сплошной.вырубке на горизонте ВС составила 2,932'Ю6 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 гумусовое аккумулятивных горизонтов. Так в дернине под лесом она испытала снижение на 40 %, в горизонте Л( на 42 % в лесу и на 33 % на вырубке. Менее заметно она изменилась в горизонте Ат Л>

Теплопроводность оказалась менее динамичной. Ее изменения под лесным покровом не превышали 10 %. Исключение составил лишь горизонт А[ 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 Лд на контроле. Здесь теплоемкость составила 3,074-106 Дж/(м'-К). Близкую к этой теплоемкость (2,812-10* Дж/(м'*К)) имел достаточно плогный и влажный горизонт ВС на вырубке. Аналогично распределились в почвенных профилях и коэффициенты теплопроводности.

Сравнение с маем 2001 гола показывает, что почвенный профиль как под лесом, так и па вырубке характеризованы практически одинаковой влажностью и, в соответствии с этим, теплоемкостью и теплопроводностью. Исключение составил горизонт ВС контрольною 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 счег более интенсивного физического испарения и транснирацнк 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 летом2001 года влагосолержание 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 годахарактеризовались 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 Л1Л2 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/(м**К)); Но но сравнению с влажными периодами в мае и июле она оказалась меньше по всему почвенному профилю на всех исследованных вариантах.

и

35-30 -21 10 I» 10 I

о

т

1,3

и

« т-

о.а

С,10\ X т

о.»

0>01 0701 0401 0)01 07 02 (У) та

* и _ С,1СС _. I

0)01 0701 0401

— и

010! 07 <а <П ср10* _ 1

Рисунок 3 Динамика влажности (II, ' %), Рисунок 4 Динамика влажнопм (II, объемной теплоемкости (С,, Дж^м'К) и объемной теплоемкости (С^, ДлДм'-К) и тсилоироьодноли (X, ЦтДыК) в горизонте Л[ теплопроводности (X, в горимкгс Л|

суглинисюй серой лесной почвы на контроле суглинистой серой лесной почвы ¡и выр)бке а 2001-2002 голы- . л 2001-2002 юды.

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

Таблица4

Запасы влаги (W, мм) в метровом слое суглинистых серых лесных почв на вырубке (числитель) и контроле (знаменатель) га ваеташонные периоды 2001-2003 толов

Сол 2П01 2002 ' 200)

Число, кесяц 25.05 1Я07 05.ОТ 29.(15 17.07 16.09 2005

га 367 210 300 189 234 2*2 346 274 353 129 213 Ш 352

С келью выяснения влияния вырубок на температурный режим и тепло потоки в серых лесных почвах намн 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 ночвы, 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 19w. Под лесным покровом прогревание 20-см слоя проходило вплоть до 7 часов утра. В то же время верхний слой здесь до эюго времени остывал.

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

При сравнении варианта со 100% вырубкой и контроля, можно отметтгть, что почва, лишенная растительного покрова на глубине 50 и 100 см уже 26 мая имела температуру соответственно 17,8 н 15,9 С. В то же время иод 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 тепло! ютоки 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/м1. В это же время под лесом на контроле данные значения оказались равными 14,6 и 36,9 Вт/м3.

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, л пшенную 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 н 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 всхода 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, чемна почве, лишенной лесного покрова.

выводы :

1. Исследованные серые лесные почвы относятся к супесчаной и суглинистой разновидностям. Плотность супесчаной почвы варьирует от 971 кг/м* в дерновом горизонте Ал до 1734 кг/м3 в иллювиальном. В суглинистой разновидности плотность с глубиной возрастает более равномерно (от 1080 до 1422 кг/м5). Количество гумуса в горизонте Л, составляет 3,8 и 6,1 % соответственно.

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

Максимум тсмперагуропроводност в абсолютно сухом состоянии отмечен в дерновом, наименее плотном супесчаном горизонте Лд. 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 обусловит 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 весен не-леший период на 4-5 "С выше, чем супесчаной. Теплее здесь и на метровой глубине. Но к осени супесчаная почва прогрева его я сильнее и температура подстилающих слоев становится на 3-4 "С выше по сравнению с суглинистой.

. 7. Режимы температуры и влажности обусловили различия в тенлопотоках на почвах разного гранулометрическою 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.

Сплошная рубка леса повлияла на формирование волною режима н тсплофизических свойств серых лесных почв. Наибольшая влажность почвы в летнее время была отмечена пол лесом. Минимум ее наблюдался осенью, особенно в верхних горизонтах Л1 и А1Л2 на вырубке.

Объемная теплоемкость достигла 3,7-10* Дж/(м3-К) в более плотном, сильнее увлажненном горнзотс Л1Л1 пол 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 гл>бинах 50 и 100 см составляла 18 и 16 °С соответственно, тогда как под лесом только 14 и 13

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

Рекомендации к производству

Анализ тепло физического 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 м 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. Гидрогермический 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 гидрогермический 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 10. 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 «Прннт-Инфо», 2001. - С 55-57. '

5. Макарычев С, В., Сизов Е. Г., Левин А: А. Влияние вырубок на гидрогермический режим и тепловые свойства.серых лесных почв Алтая // Гидроморфныс 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 П. Г., Макарычев С. В: Динамика тсцлофизичсского состояния серых лесных почв Бие-Чумышской возвышенности // Вестник АГАУ КаЗ V АГАУ. — Барнаул,2002, —С238 -240,

J!P Jfe 020648 от 16 декабря 1997 г.

Подписано в печать -й!.^ ,, .Формат 60 X 84/16. Бумага для множительных аппаратов. Печать ризографная. Гарнитура «Times New Roman». Усл.-печ. л. 1,4. Тираж 100 экз. Заказ № ВО.

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

Р 18 70 3