Влияние лесных пожаров на теплофизические свойства и гидротермические режимы дерново-подзолистых почв юго-западной части ленточных боров Алтайского края

Беховых, Юрий Владимирович

Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Влияние лесных пожаров на теплофизические свойства и гидротермические режимы дерново-подзолистых почв юго-западной части ленточных боров Алтайского края
ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "Влияние лесных пожаров на теплофизические свойства и гидротермические режимы дерново-подзолистых почв юго-западной части ленточных боров Алтайского края"

На правах рукописи

БЕХОВЫХ Юрий Владимирович

ВЛИЯНИЕ ЛЕСНЫХ ПОЖАРОВ НА ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ГИДРОТЕРМИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ ЮГО-ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ ЛЕНТОЧНЫХ БОРОВ АЛТАЙСКОГО КРАЯ

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

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор С. В. Макарычев

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, академик РАСХН С.Н.Хабаров,

кандидат сельскохозяйственных наук, Кудрявцев А.Е.

Ведущая организация:

Институт водно-экологических проблем (НИУ ИВЭП СО РАН)

Защита состоится « / ft » ШжХьЩи 2003 г. в {часов на заседании диссертационного Совета Д 220. 602. 01 в Алтайском государственном аграрном университете

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

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Алтайского государственного аграрного университета

Автореферат разослан «17» ИМ'Л^рлЯ 2003 г.

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

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук, /

профессор В. А. Рассыпное

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы.

Лесные пожары последних лет в Алтайском крае, особенно в юго-западной части ленточных боров привели к образованию громадных площадей послепирогенных пустошей - горельников. Степень повреждения огнем во время пожаров значительна и восстановительный процесс в большинстве случаев начинается с нуля.

Экстремальные условия, возникающие в почвах крупноплощадных горельников и анализ восстановительных стадий сукцессии, позволяют утверждать о наличии общей тенденции к остепнению таких гарей. Поэтому восстановление сосновых лесов в настоящее время весьма актуально.

Однако сукцессионный процесс по скорости протекания зависит от дюн-но-увалистого мезорельефа гарей, а его направление - от гидротермического режима песчаных дерново-подзолистых почв, солнечной инсоляции, тепло-потоков в почвенном профиле, от степени освещенности и других почвенно-физических факторов. Естественный процесс восстановления сосны идет неодинаково на различных элементах мезорельефа. Чтобы ответить на вопрос «почему ?», нужно знать особенности теплофизического состояния и режимов влажности, формирующихся в почве на том или ином участке сгоревшего леса. К составляющим теплофизического состояния почв относятся : теплоёмкость, тепло- и температуропроводность, а также температура, которые в комплексе определяют процессы аккумуляции и переноса тепла в почвенных профилях. Знание направленности и скорости этих процессов в климатических условиях Сибири, обусловливающих глубокое и длительное промерзание почв зимой и иссушение их летом, чрезвычайно важно при искусственном и естественном лесовосстановлении.

Однако, отмеченные актуальные в научном и практическом отношении вопросы почвенной теплофизики дерново-подзолистых почв юго-западной части ленточных боров Алтайского края, подвергшихся яирогенному воздействию, в настоящее время не нашли своих ответов.

Цель работы: Изучить теплофизические свойства и гидротермические режимы дерново-подзолистых почв юго-западной части ленточных боров Алтайского края, подвергшихся пирогенному воздействию.

Задачи исследований:

1) Экспериментально определить теплофизические характеристики дерново-подзолистых почв, под естественным древостоем и на горельниках, а так же выяснить закономерности изменений некоторых из них в почвенном профиле за вегетационный период.

2) Установить диапазоны почвенного увлажнения, при которых в дерново-подзолистых почвах создаются наиболее благоприятные условия для пророс. национальная {

БИБЛИОТЕКА |

з ¿»яш?!

явления ведущих механизмов теплопереноса, обеспечивающих максимальные значения теплофизических коэффициентов.

3) Изучить формирование режимов тепла и влаги в почве горельников и под лесным покровом.

4) Выявить влияние дюнно-увалистого мезорельефа района исследований на гидротермические режимы дерново-подзолистых почв.

Район исследований. Исследования проводились на территории Углов-ского лесничества Тополинского лесхоза на мониторинговых полигонах АГУ, заложенных в 1998 году в соответствии с хоздоговорной работой по заданию Алтайского управления лесами «Динамика восстановления лесных экосистем после пожаров 1997 года» (руководитель д.б.н. Куприянов А.Н.; д.б.н. Баран-ник Л.П.), а так же в соответствии с программой «Университеты России» (код рубрикатора 7.2.4; руководитель д.б.н. Куприянов А.Н.) «Динамика восстановления лесных экосистем после пожаров 1997 года», №8888.

Объектом исследования были дерново-подзолистые почвы, широко представленные в почвенном покрове ленточных боров региона.

Методы исследований

Определение физико-механических, водно-физических свойств дерново-подзолистых почв, а так же химические анализы проводились в соответствии с принятыми в почвоведении методиками (Аринушкина, 1962; Агрофизические методы исследования почв, 1966; Вадюнина, Корчагина, 1986). Результаты исследований подвергались статистической обработке.

Теплофизические свойства почв изучались в лабораторных условиях на образцах с ненарушенным (естественным) сложением импульсным методом с плоским источником тепла. Для полевых исследований применялся метод цилиндрического зонда. Обработка экспериментальных данных осуществлялась на ПЭВМ совместимой с IBM PC.

Сопряженные полевые наблюдения за изменением влажности, температуры и тепловых потоков в дерново-подзолистой почве на местах крупных гарей и на контрольных участках (лес не пройденный пожаром) проводились в 2000-2002 гг. Для этих наблюдений, в течение вегетационного периода были выбраны четыре экспозиции мезорельефа: низина увала и вершина увала (далее низина и вершина), южный и северный склон увала (далее южный склон и северный склон). Наблюдения за температурой почвы осуществлялось электронными термометрами, разработанными на кафедре физики АГАУ. Влажность определялась методом термостатной сушки. Тепловые потоки в почве рассчитаны по известной методике (Руководство по градиентным..., 1964) с учетом температурного поля, складывающегося в почве.

Научная новизна и теоретический вклад. Впервые получены экспериментальные данньге-тпгегглофизических свойствах дерново-подзолистых почв Алтайского; 1фая,,подвергшихся пирогенному воздействию. Выявлены осо-

бенности и различия в характере распределения теплофизических коэффициентов в почвенных профилях в зависимости от почвенно-физических факторов их генетических горизонтов.

Установлена приуроченность максимальных значений температуропроводности почвенных горизонтов к определенным, зависящим от сложения (плотности, порозности и др.) и гранулометрического состава, константам влагосодержания в почве.

Выявлено, что для плотных, микропористых иллювиальных горизонтов дерново-подзолистых почв характерны повышенная объемная теплоемкость, теплопроводность и малая температуропроводность.

Проведён детальный анализ гидротермических режимов в дерново-подзолистых почвах на горельниках и под естественным лесным покровом в течение вегетационного периода на различных элементах мезорельефа. Определены тепловые потоки, как в отдельные часы наблюдений, так и средние за сутки

Защищаемые положения.

1) Лесные пожары приводят к изменению гидротермических режимов и теплофизических свойств дерново-подзолистых почв.

2) Абсолютные значения влажности, температуры и теплофизических показателей в профиле дерново-подзолистой почвы, а также их динамика в течение вегетации определяются элементами мезорельефа и экспозицией склонов.

Практическая знач

имость. Установленные различия теплофизических свойств и гидротермических режимов в почвах горельников на различных элементах мезорельефа поззоляют определить направление послепирогенных сукцессионных процессов и, тем самым, обосновать целесообразность лесовосстановитель-ных работ в юго-западной части ленточных боров Алтайского края.

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), конференции преподавателей и сотрудников АГАУ «Природообустройство: теоретические и прикладные аспекты» (Барнаул, АГАУ, 2003), международной научно-практической конференции «Региональные аспекты обеспечения социальной безопасности населения Юга Западной Сибири-проблемы защиты от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера» (Барнаул, 2003)

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 11 научных работах. Общий объем публикации автора составляет 4,4 п.л.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, рекомендаций производству, списка литературы и приложений. Содержание работы изложено на 137 страницах печатного текста, включая 24 таблицы, 17 рисунков, 5 приложений. Список использованной литературы включает 182 наименования, в том числе 8 иностранных.

Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю профессору C.B. Макарычеву и научному консультанту профессору И.Т. Трофимову за постоянное внимание, поддержку и помощь при выполнении работы, A.A. Лёвину и А.Г. Болотову за помощь в проведении научных исследований.

ГЛАВА I. ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ ПОЧВЕННОЙ ТЕПЛОФИЗИКИ

Климат почв и атмосферный климат тесно связаны между собой. Атмосферный климат оказывает сильное влияние на формирование в почве температурных полей. Большую роль в этом процессе играют теплофизические характеристики почвы: объемная теплоемкость, тепло - и температуропроводность.

Влияние антропогенного воздействия на теплофизическое состояние почвы находит отражение в ряде работ (Макарычев, Мазиров, 1996; Макары-чев,2002 и др.)

О пирогенном воздействии на тепловые свойства почв говорится в работах В.Г. Короходкиной (1974,1976), В.Г. Тарабукиной (1996), М.Д. Евдоки-менко (1996). Так, результаты исследований М.Д. Евдокименко (1996) свидетельствуют о значительной трансформации гидротермического режима почв в лиственничниках Станового хребта в результате лесных пожаров.

Ряд авторов (Valette Jian-Charles и др., 1994) исследовали температурный режим почвы под сосновыми насаждениями в период экспериментальных пожаров очень низкой интенсивности (максимальная температура не превышала 650 °С). Этими учёными было установлено, что из-за низкой теплопроводности почвы и демпферного воздействия лесной подстилки летальная для почвенных организмов температура наблюдается лишь в нескольких верхних сантиметрах почвы. В значительной мере скорость распространения тепла определяется содержанием влаги в почве.

L.A. Oliveira, D.X. Viegas, А.М. Raimundo (1997) обосновали числовой метод для прогноза распространения температуры почвы по фронту поверхностного пожара при его определённой скорости и температуре. Оказалось что горизонтальная теплопроводность почвы не всегда существенно влияла на общую динамику распределения температуры, а теплорадиация вносила главный вклад в процесс общей теплопередачи между пламенем и почвой.

Однако, вопрос о влиянии лесных пожаров на теплофизические свойства дерново-подзолистых почв уникальных ленточных боров Алтайского края оставлен без внимания.

ГЛАВА 2. ТЕПЛОПЕРЕДАЧА В ПОЧВЕ И МЕТОДЫ ЕЁ ИССЛЕДОВАНИЯ

Почвы относятся к коллоидным капиллярно-пористым телам и представляют собой двухфазную (сухая) или трехфазную (влажная) систему, состоящую из остова - скелета, представляющего собой совокупность огромного количества твердых частиц разнообразной формы и величины, разделенных между собой промежутками, заполненными газом, влагой или тем и другим одновременно.

Для измерения теплофизических характеристик почв в лабораторных условиях нами была использована автоматизированная система, разработанная А.Г. Болотовым (2003). Данная установка изготовлена на основе плоского источника тепла и включает в себя силовой и измерительный блоки, а также персональный компьютер. Установка позволила в лабораторных условиях на образцах ненарушенной структуры определить объёмную теплоёмкость, тепло- и температуропроводность, теплоусвояемость почвы с точностью до 4%.

Определение теплофизических характеристик почвы в полевых условиях осуществлялось методом цилиндрического зонда. Сущность этого метода основывается на аналитическом описании температурного поля, создаваемого действием постоянного бесконечно длинного линейного источника тепла в неограниченной среде.

Измерение температуры почвы проводились разработанным нами электротермометром, позволяющим измерять как температуру верхнего 20-ти сантиметрового слоя через каждые 5 см для последующего расчета теплопо-токов, так и температуру всего почвенного профиля до глубины 3 и более метров. Его можно использовать как на пару, так и под различным растительным покровом.

ГЛАВА 3. ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ И ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ ЮГО-ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ ЛЕНТОЧНЫХ БОРОВ АЛТАЙСКОГО КРАЯ

Происхождение песчаных арен, к которым приурочены ленточные боры Алтая, детально объясняется многими авторами. Согласно И.П. Герасимову и К.К. Маркову (1939), возникновение древних ложбин стока связано с деятельностью талых вод Алтайского ледника. "Возраст" образованных песчаных арен устанавливается в 14-16 тысячелетий (Голубинский, 1934).

Ложбины древнего стока отличаются тремя основными формами рельефа (Грибанов, 1960): а) аллювиально-аккумулятивной с эоловой переработкой; б) равнинно-волнистой; в) аллювиально-эрозионной.

На территории Тополинского лесхоза, где расположены мониторинговые полигоны, средне-холмистый рельеф составляет 45%, мелко-холмистый -28,3%, равнинный - 12,5%, волнистый - 2,2, крупнохолмистый - 2,2% и комплекс грядового с крупно- и средне-холмистым - 9,8%.

Климат южной части ленточных боров Алтайского края резко континентальный, с сухим жарким летом и суровой малоснежной зимой. Амплитуда колебаний максимальных и минимальных температур достигает 92,4°С (от -51,4°С до +41°С). (Агроклиматический справочник..., 1957). Характерной особенностью климата района является резкое нарастание температур при переходе от марта к апрелю, достигающее +28,1 "С в апреле. Такое быстрое нарастание температур, при значительном промерзании почвы, приводит к большим потерям влаги, ввиду быстрого таяния снега и стекания снежных вод в пониженные места.

Количество годовых осадков в среднем составляет 273-274 мм, но обращает внимание, что в 1997 году количество осадков составило менее 170 мм. В вегетационный период атмосферных осадков выпадает около 65 %.

Глубина залегания грунтовых вод зависит от геоморфологических и рельефных особенностей и колеблется в пределах от 0,9 до 17 м и ниже.

Преобладающий тип леса в районе исследований- сосновые разреженные сухие лишайниково-песчаностепные леса на дюнах, грядах, буграх и сильно разреженные сухие лишайниково-песчаностепные леса по вершинам высоких бугров и гряд, представляющие собой пример азональной растительности в степной и лесостепной зонах Западной Сибири и Северного Казахстана.

Таким образом, почвенный покров в ленточных борах формируется в условиях сухого, резко континентального климата, различного уровня грунтовых вод, на рыхлых тонко- и среднезернистых с малым содержанием коллоидов, преимущественно кварцевых (содержание БЮг более 90 %) песках.

Под сосновыми ленточными борами Алтайского края сформированы, главным образом, дерново-подзолистые почвы. По данным И.Т. Трофимова содержание гумуса в этих почвах низкое и не превышает 3 % от массы почвы. Минимальное количество гумуса отмечается в почвах юго- западной части ленточных боров (до 1,5%). В составе гумуса преобладают фульвокислоты.

Итак, природные условия районов расположения ленточных боров, с точки зрения лесного хозяйства характеризуются, с одной стороны, крайне жесткими климатическими условиями, а с другой - достаточно благоприятными эдафическими (почвенными), пригодными для произрастания лесной растительности.

ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ ЛЕСНЫХ ПОЖАРОВ НА ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ ЮГО-ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ ЛЕНТОЧНЫХ БОРОВ АЛТАЙСКОГО КРАЯ

В 1997 году в Алтайском крае выгорело более 140 тыс. га лесов. Самые крупные пожары были в юго-западной части ленточных боров с экстремальными лесорастительными условиями.

Влиянию лесных пожаров на почвы посвящен ряд работ, наиболее обстоятельной из которых является работа А.П. Чевычелова (1997), которая показывает, что под действием огня увеличивается плотность, снижается по-розность, влагоемкость, водопроницаемость суглинистых почв. Воздействие же лесных пожаров на свойства дерново-подзолистых, лёгких по гранулометрическому составу почв ленточных боров Алтайского края до настоящего времени не изучено в достаточной мере. В связи с этим И.Т. Трофимовым в 1998 году проведено исследование влияния лесных пожаров на свойства дерново-подзолистых почв в Угловском районе.

Дерново-подзолистые почвы юго-западной части ленточных бров Алтайского края слабо дифференцированы на генетические горизонты. Гумусовый горизонт имеет светло серую окраску с белесоватым оттенком мощностью (8 - 10) см. Оподзоленный горизонт А^ толщиной (10 — 12) см, а иллювиальный В -{40 - 50) см. Мощность всего почвенного слоя составляет не более (70 - 80) см.

На выровненной поверхности песчаной гряды мощность гумусового горизонта около 6 см. В межгрядовом понижении гумусовый горизонт А1 более мощный (до 12 см). Это связано с более развитой травянистой растительностью в низинных частях рельефа, вследствие лучших условий увлажнения. Суммарная же мощность горизонтов А1 и Ао одинакова как для выровненной поверхности, так и для межгрядового понижения (24-25) см.

Под влиянием пожара морфология почв практически не изменилась.

Изученные почвы песчаные, содержат глины (частиц менее 0,01 мм) не более 7 %. В гранулометрическом составе преобладает фракция крупного песка (1-0,25 мм) и содержание его колеблется в пределах (70-90) % от массы почвы.

Пирогенный фактор значительно не повлиял и на гранулометрический состав дерново-подзолистых почв, за исключением верхнего десятисантиметрового слоя, в котором количество илистых частиц на 29 % в горельнике оказалось ниже, чем в почвах под лесом, не тронутом пожаром.

Уничтожение лесной подстилки в результате пожара привело к развитию струйчатой водной эрозии уже в первую весну после пожара.

Наибольшее влияние пирогенный фактор оказал на кислотность дерново-подзолистых почв. Если рН лесной подстилки был сильнокислый и со-

ставлял 3,8, то зольные остатки её через 10 месяцев имели величину рН равную 5,3. Заметное уменьшение после пожара кислотности отмечено по всем горизонтам до глубины 50 см. Произошло заметное снижение гидролитической кислотности в слое (5-25) см. Это связано с увеличением содержания водорастворимых щелочных соединений, выщелачиваемых из золы, оставшейся после сгорания лесной подстилки.

Валовое содержание элементов питания (фосфора и калия) в дерново-подзолистых почвах под влиянием лесных пожаров существенно не изменилось.

Исследование почв на тяжёлые металлы показало, что в лесной подстилке и в её золе содержание свинца превышает ПДК в 4-5 раз. В почве же его содержание меньше ПДК. Накопление свинца в лесной подстилке и в её золе связано с антропогенной деятельностью.

Кадмий в почвах после пожара не накапливался, отмечалось лишь незначительное увеличение его концентрации в золе. .

Дерново-подзолистые почвы юго-западной части ленточных боров имеют высокую плотность. В верхнем горизонте она достигает 1400 кг/м3, а в нижележащих 1700 кг/м3. Плотность твердой фазы составляет (2600-2700) кг/м3. Соответственно общая порозность в почвенном профиле варьирует незначительно (35-40)%.

Указанные выше особенности гранулометрического состава дерново-подзолистых почв определили низкие значения водно-физических показателей (гидроконстант) данных почв: максимальной гигроскопичности (МГ), влажности завядания (ВЗ), наименьшей влагоёмкости (НВ), полной влагоём-кости (ПВ) (табл.1).

Таблица 1

Значения основных гидроконстант (% от массы сухой почвы) для дерново-подзолистых почв юго-западной части ленточных боров Алтайского края (числитель-горельник р. 1/98 вершина, знаменатель-контроль р.5/98 вершина)

Горизонт Глубина, см МГ ВЗ НВ ПВ

А1 0--10 0,86 136 1.16 1,84 5.83 5,64 34.53 30,03

а2 30—40 0,82 0,82 1.11 1,11 5.02 4,29 23.24 29,38

В 50-60 0.64 0,42 0,86 0,57 437 4,13 24.31 25,86

с ВС 90-100 0,64 0,40 0.86 0,54 4,50 4,01 29.63 26,25

Гранулометрический состав, гумус и плотность сложения генетических горизонтов определили распределение теплофизических коэффициентов в профиле дерново-подзолистой почвы как в абсолютно-сухом состоянии, так и при различных гидрологических константах. Максимальная температуропроводность отмечается на горельнике в менее плотном горизонте А^ В сильно

уплотненных горизонтах А2 и В она снижается в 1,8 раза, а в почвообразую-щей породе опять увеличивается до 0,408-10"6 м2/с. На контрольном разрезе распределение температуропроводности несколько иное. Максимум ее отмечен в горизонте А2, а минимум в иллювиальном горизонте В. В целом же профиль здесь более равномерен как по температуропроводности, так и по объемной теплоемкости.

В горельнике же разрез сильно дифференцирован по теплоемкости. Особенно выделяются горизонты А2 и В, в которых она достигает 2,1 106 Дж/(м3К). В силу меньшей уплотненности горизонта А! здесь наименьший коэффициент тегатоаккумуляции. По теплопроводности же генетические горизонты этого разреза достаточно близки, в пределах (0,5-0,7) Вт/(м К).

В почвах определяющим показателем, от которого зависит комплекс те-плофизических коэффициентов, является влага. Поэтому нами в лабораторных условиях была смоделирована различная степень почвенного увлажнения на образцах ненарушенной структуры и при этом измерены объемная теплоемкость, а также тепло- и температуропроводность (табл.2).

Таблица 2

Температуропроводность (а), объёмная теплоёмкость (Ср), теплопроводность (А), дерново-подзолистой почвы юго-западной части ленточных боров ( чис-литель-горельник р.1/98 вершина, знаменатель-контроль р. 5^98)_

Горизонт Глубина, см ТФХ

0 МГ ВЗ нв ПВ

А! 0-10 а, 10"6м2/с 0.45 0,38 0,76 0,61 0.82 0,69 1.06 1,05 0,58 0,95

Ср, 106Дж/(м3К) Ш 1,44 130 1,50 135 1,51 1.62 1,75 3.25 3,25

X, Вт/(м-К) 0.57 0,54 ш 0,79 125 0,90 1.51 1,50 2.15 2,90

а2 30-40 а, 10"6м2/с 0,26 0,45 0.74 0,61 0.76 0,70 1.12 1,12 0,84 0,66

Ср, 106Дж/(м3К) 2.10 1,57 2,15 1,61 2,20 1,70 2.47 1,85 3,70 3,40

А, Вт/(м-К) 0,54 0,70 1.50 0,91 165 1,00 2.40 2,00 3,23 2,61

В 50-60 аДОЛЛс 0,26 03 0Л4 032 038 037 0,64 0,70 0.44 0,28

Ср, 106Дж/(м3-К) 1.86 1,64 1.90 1,70 1.95 1,71 2,15 1,91 113 3,45

X, Вт/(м-К) 0.48 0,48 0.70 0,51 0.73 0,52 1,05 1,13 1.65 1,51

С ВС 90-100 а,1 О^/с Ш 0,40 0.49 0,44 Ш 0,58 0,95 0,98 0*59 0,60

Ср, 106Дж/(м3-К) 1.59 1,58 1.64 1.65 1.67 1.68 1,89 1,86 3,40 331

Я, Вт/(мК) о1о 0.75 0,65 1.20 0,75 1.70 1,70 Ш 235

Характер зависимостей a=f(U), 1-fiJJ), Cp=f(U) подтверждает подученные ранее C.B. Макарычевым (1993) результаты отдельных измерений составляющих теплофизического состояния дерново-подзолистых почв в Барнаульском ленточном бору. Но профиль изученных нами почв имеет свои особенности в гранулометрическом составе и распределении плотности, поэтому и результаты оказались иными.

В Угловском лесничестве гранулометрический состав почвы представлен почти чистым песком, поэтому коэффициенты температуропроводности очень динамичны. Они увеличиваются при увлажнении в отдельных горизонтах в 3 и более раз. При этом их максимум отмечается при (5 - 7) %, что близко к капиллярной влагоемкости или лежит в диапазоне НВ - КВ.

Резкое снижение скорости увеличения теплопроводности при увлажнении также наблюдается в этих пределах.

Дальнейшее повышение почвенной влажности - от НВ и выше в дерново-подзолистой почве, а вместе с тем уменьшение объема паровоздухоносных пор в почве приводит к уменьшению паропроницаемости, что замедляет рост тепло- и температуропроводности. В верхних гумусовых слоях, а также в горизонтах с меньшей плотностью и большим объемом крупных пор затухающий эффект тепло- и температуропроводности почвы с ростом влажности выражен слабее, чем в плотных и тонкопористых по сложению горизонтах.

Максимальные значения температуропроводности наблюдаются в мало-гумусных, менее дисперсных и слабее уплотненных генетических горизонтах Aj и А2.

Профиль почвы в горельнике более дифференцирован по объемной теплоемкости. На контроле же теплоемкость генетических горизонтов довольно близка по своим значениям. При этом, чем плотнее почва, тем быстрее растет ее теплоемкость при увлажнении.

ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ ЛЕСНЫХ ПОЖАРОВ НА ГИДРОТЕРМИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ ЮГО-ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ ЛЕНТОЧНЫХ БОРОВ АЛТАЯ

Первые наблюдения за влажностью, плотностью и объёмной теплоёмкостью были организованы 12-13 июня 2000 года в Угловском районе

Распределение плотности в почвенном профиле как в горельнике, так и под лесом довольно близко по ее значениям. Исключение составляет верхний (0-5 см) гумусовый слой.

В этом горизонте на гари плотность на всех вариантах мезорельефа оказалась выше, чем на контроле (на 100-200 кг/м3). Видимо некоторое разрыхление верхнего слоя почвы произошло во время пожара под воздействием высокой температуры и выгорания корневой системы травянистой растительности. В нижележащих горизонтах пожар не оказал какого-либо влияния на их плотность сложения.

Лето 2000 года показало, что максимум почвенного увлажнения наблюдался на северном склоне и в низине на горельнике.

При этом максимальная теплоемкость была там, где почвенное увлажнение большее, т.е. на склоне северной экспозиции и, естественно, в низине. Ее абсолютный максимум составил 2,596-Ю6 Дж/(м3-К) в верхнем слое северного склона горельника.

В табл. 3 представлены динамика влажности и объёмной теплоемкости летом 2001 года в профиле дерново-подзолистых почв Угловского района.

Анализируя данные табл. 3 можно заметить, что весной наиболее влажным являлся метровый профиль низинной части горельника. Здесь влагосо-держание достигало 60% от ПВ. Достаточно высока степень увлажнения и на других элементах рельефа, что свидетельствует о значительных влагозапасах, накопленных в зимнее время. Тем не менее, на вершине влаги меньше, чем на склонах или в низине. Под естественным лесным покровом верхний слой почвы содержал большее количество почвенной влаги, чем в горельнике, за исключением низины, но глубже лежащие слои менее увлажнены.

В соответствии с распределением влаги в почвенном профиле объемная теплоемкость достигала максимальных значений в наиболее влажных и плотных горизонтах как в горельнике, так и на контроле (табл. 3). Это низинная часть рельефа на гари и верхние слои почвы на контроле по всем элементам рельефа. Наименьшей теплоемкостью обладали иссушенные или менее плотные почвенные горизонты в горельнике.

К 19 июня увлажнение дерново-подзолистых почв Угловского района заметно снизилось. Более влажными оставались слои на 10 - 20 см глубине, причем в низине на горельнике влажность достигала 9,5 %, тогда как на других фонах была около 5 % от массы почвы.

На контроле влажность резко упала по сравнению с маем и оказалась ниже, чем в горельнике. Лишь в низине влагосодержание верхнего 20-см слоя соответствовало 4 %, в то время как на других элементах рельефа не превышало (2-3) %.

Объемная теплоемкость по сравнению с маем тоже стала меньше на всех вариантах. Наиболее значительно она снизилась в иссушенных почвенных горизонтах. Лишь в низинной части рельефа почва оставалась более теплоемкой как в горельнике, так и на контроле.

Небольшое количество августовских и сентябрьских осадков привело к дальнейшему снижению влажности почвы почвенного профиля. Только самый верхний слой почвы в горельнике оказался увлажненным в результате прошедшего накануне небольшого дождя. А ниже по профилю влажность не превышала 3,0% от массы сухой почвы. На южном склоне влагосодержание в слое 20-50 см составило всего (1,0 -1,5) %.

Таблица 3

Динамика влажности (С/,%)-числитель и объёмной теплоёмкости (Ср 106Дж/(м3• К))-знаменатель дерново-подзолистых почв в течении вегетационного периода 2001 г. на горельнике и под естественным древостоем

Глубина,см 3.05. 19.06. 12.09.

Горельник| Контроль Горельник| Контроль Горельник| Контроль

-1изина

0-10 16,47 1,877 2.75 1,628 3.89 1,213 2.08 1,588 11.95 1,638 5.66 1,800

10-20 1137 2,489 8.91 2374 9.53 ША 4.05 2,067 429 2,044 4,42 2,090

20-30 12,00 2,611 5,25 2Й9 7.72 2338 4.18 2,190 3,00 2,038 2.86 2,105

50-60 11,28 2,524 6,36 2,617 5.46 2,156 3,90 2,451 232 1,958 134 2,278

100-110 8.04 2,604 4,73 £ЗЙ4 4.18 2348 3.41 2,218 2.7? 2.21 2,140

Южный склон

0-10 151 1314 10.76 2,139 1.40 1,198 1,96 1,615 3.23 1298 4.19 1,748

10-20 7£3 2,216 6,73 2,198 5,38 2,113 1,77 1,886 1.64 1,878 0,48 1,805

20-30 9.04 2,545 5*84 2,142 533 2304 2.29 1.918 141 2,049 0.88 1,830

50-60 7.49 2,444 3,19 2362 5Л 2,306 Ц7 2388 1.01 2,024 1.75 2,266

100-110 6.76 2357 3,83 2,285 3^6 2,169 331 2,251 2^79 2,100 2Л9 2,217

Вершина

0-10 6,77 1,725 Ш 2,182 1% 1,449 1,75 1,741 8.05 1,798 6.40 2,026

10-20 6.75 1,936 13.75 2,598 ¿53 1,863 2^0 1,945 4.19 1,783 2,96 1,924

20-30 5,58 2,691 4.27 2,006 4.85 2,640 3.08 1,931 230 2,465 1.44 1,829

50-60 530 2,629 4.93 2,439 2.87 гда 330 2,330 2.95 2,469 1.00 2,117

100-110 539 2,113 4,40 2363 3.13 1,972 3.88 2328 235 1,923 2.46 2,234

Севе эный склон

0-10 6.62 1,483 13.63 2,156 1,99 £231 2.23 1,497 7.03 1,506 6,60 1Д50

10-20 937 2376 4,95 2Щб 4.61 2,064 3.19 1,975 3.80 2,013 1,78 1,886

20-30 ш 2,426 8.06 2,281 4.72 2,264 2.17 1,885 1.61 2,062 151 1,869

50-60 4.82 2,271 7,44 2,648 3.72 2,200 2.80 2337 2.44 2,116 139 2,242

100 -110 3.95 2,175 2,80 2,218 Ш 2,118 3.66 2,274 2.79 2,100 1.28 2,117

Еще напряженнее складывался режим влажности под лесным покровом. Здесь на южном склоне и вершине количество влаги было минимальным (0,5 - 1,0)% и только в низинной части оно оказалось чуть выше.

Из анализа данных табл. 3 можно сделать вывод, что объемная теплоемкость в сентябре стала наименьшей. Наиболее сильно ее значения снизились на южном склоне в слое почвы 10-20 см под естественным лесным покровом (до 1, 876-Ю6 Дж/(м3-К)).

Зима 2001-2002 годов в Угловском районе была малоснежной, поэтому уже в конце апреля влагозапасов в почвенном профиле оказалось мало. Особенно в верхнем слое дерново-подзолистой почвы на гари. На вершине же она снизилась за счет физического испарения при высокой температуре почвы до 0,31 %. В нижележащих горизонтах количество почвенной влаги было несколько выше и колебалось в зависимости от рельефа и экспозиции в пределах (2,0-4,0) %.

В то же время лесной покров способствовал снегозадержанию и обусловил задержку в его таянии, что способствовало повышению содержания влаги в почве.

Летние осадки способствовали некоторому накоплению влаги в верхних почвенных горизонтах, особенно в горельнике. Но отсутствие осадков в августе-сентябре обусловило иссушение почвенного профиля, как на гарях, так и на контроле. Особенно мало влаги осталось в гумусовом горизонте почвенных участков в горельнике. На вершине влажность здесь упала до 0,35 %, на южном склоне до 1,4 %. Более глубокие слои дерново-подзолистой почвы под лесом в сентябре потеряли наибольшее количество влаги. Здесь влажность опустилась до (1,0-1,5) %.

В то же время следует отметить, что характер распределения почвенной влаги по элементам рельефа как в горельнике, так и под сосновым лесом в целом оставался аналогичным 2000-2001 годам.

Весной 2002 года наименее теплоемким оказался слабоуплотненный верхний пятисантиметровый слой почвы низинной части увала на гари. Здесь теплоемкость в апреле составила всего 1,03-106 Дж/(м3-К), тогда как на контроле 1,55-К)6 Дж/(м3-К). Такая разница в запасах тепла на этих вариантах сохранялась на склонах и на вершине увалов. Вниз по профилю объемная теплоемкость возрастала на всех элементах рельефа как в горельнике, так и на контроле.

Под воздействием увлажнения или иссушения почвенной толщи в течение вегетационного периода менялась и теплоемкость генетических горизонтов. Так в низине на гари в июле она выросла на 50 % в гумусово-аккумулятивном слое. Аналогичные изменения произошли и на других элементах рельефа. В то же время под лесом теплоемкость верхнего слоя почвы оставалась постоянной в течение всего лета и осени.

Тем не менее, способность почвы аккумулировать тепло под лесом на глубинах(50-100) см во все годы наблюдений была всегда ниже, чем на гари. Верхние слои почвы в горельнике, наоборот, накапливали меньше тепла, чем в лесу.

Тепловой режим профиля дерново-подзолистых почв на гарях и под лесными ценозами

Основные наблюдения за температурой почвы и теплопотоками в её профиле были организованы в течение 2001-2002 г.г. с мая по сентябрь. Первые измерения были проведены уже 3-4 мая 2001 года в Угловском районе. Результаты температурных наблюдений показывают, что в горельнике, лишенном древесной растительности, к 2 часам дня температура поверхности почвы в низине, на вершине увала и на его южном склоне была близка по своим значениям (30 - 31 °С). На северном склоне такая температура отмечалась только в 1700, когда солнечные лучи попадали на поверхность склона. При этом, если в 2000 г. стоящие сухие деревья могли еще создавать кое-какую тень, то в 2001 г. сучья обвалились и, хотя стоящие стволы задерживали воздушные потоки, но для солнечных лучей никакого препятствия не оказывали. Поэтому последние достигали поверхности почвы одинаково на вершине, на склоне и в низине увалов.

На контроле под лесом максимум температуры был зафиксирован также в 14 часов дня, но по сравнению с горельником температуры поверхности почвы на контроле были ниже на 5-7 °С, за исключением низины.

Ночные температуры под лесным покровом оказались выше, чем в горелом лесу на 3-4 градуса. Особых различий в температуре поверхности почвы в ночное время на разных элементах рельефа замечено не было. Лишь на северном склоне она упала до 7 °С, тогда как на остальных равнялась 8 °С.

Температура почвы на 100-см глубине на контроле оказалась ниже, чем в горельнике: в низине 6,8 "С, на южном склоне 4,7°С, на вершине 4,1°С и на северном склоне только 3,7 °С. Очевидно, причина этого заключалась в зимних условиях снегонакопления и промерзания.

Температурные данные и знание теплофизических коэффициентов позволили определить тепловые потоки в почвенных профилях .

Наибольшие положительные теплопотоки были зафиксированы в дневное время по всем вариантам, особенно в 11°°.Так в низинной части горель-ника он составил 193,6 Вт/м2,тогда как на северном склоне только 121,2 Вт/м2. Максимальные отрицательные теплопотоки (из почвы) были отмечены в 11 часов ночи.

Под естественным древостоем они были ниже: в 1100 в низине 175,6,а на северном склоне только 65,1 Вт/м2.

В мае наблюдалось интенсивное поступление тепла в почву на гарях. Средние за сутки теплопотоки здесь лежали в пределах от 160 Вт/м2 на северном склоне до'245 Вт/м2 в низине. На контроле значения теплопотоков были гораздо ниже: на северном склоне 55,9 Вт/м2, в низине 101,4 Вт/м2, т.е. в 2-3 раза меньше, чем на горельнике. Исключение составил южный склон, на котором температурные датчики находились преимущественно на солнце и, следовательно, фиксировали больший поток тепла.

В последней декаде июня на юге Алтайского края было жарко. Температура воздуха достигала 34 °С, почва прогревалась еще сильнее. Так в горельнике в низинной части рельефа при отсутствии ветра и древесной растительности температура поверхности почвы поднялась до 39,3 °С.

На южном склоне, вершине и северном склоне температура поверхности составляла соответственно 38,6, 36,4 и 34,2°С.

Ночь также была теплая. Лишь к 5 часам утра температура воздуха понизилась до 14,4°С. К этому времени температура поверхности почвы на всех вариантах была достаточно близкой по своим значениям (17 - 18°С).

На глубине 20 см максимум температуры был отмечен между 20 и 23 часами. При этом в низине он соответствовал 26°С, на других вариантах был около 24°С. На этой глубине наименьшая температура фиксировалась к 8 часам утра.

Хорошо прогрелись и нижележащие слои. На метровой глубине в низине она составила 19°, на северном склоне 16,5°С.

Особенностью этого периода было то, что на контроле также отмечались высокие температуры. Так в низине, на освещенной солнцем площадке при отсутствии ветра температура поверхности почвы была равна в 14 часов дня 41,3°С , т.е. выше, чем на горельнике. В это же время на южном клоне, вершине и северном склоне она соответствовала 39,9, 30,9 и 28,8°С.

Под лесом прогревание почвы начиналось позднее, но и заканчивалось к 8 часам вечера. А на северном склоне, куда лучистая энергия падала вплоть до заката Солнца оно продолжалось и в 2300.

Абсолютные значения теплопотоков на контроле по сравнению с го-рельником, как и в мае были ниже, вследствие затеняющего действия леса.

Следует отметить, что средние суточные тепловые потоки летом оказались меньше, чем весной. К этому времени почвенные профили уже достаточно хорошо прогрелись, поэтому почва стала принимать и отдавать тепло в меньшем количестве.

К середине сентября стало довольно прохладно. Температура воздуха не поднималась выше 16°С. Тем не менее, температура почвы на поверхности в 1600 составляла 19,5, 17,3, 16,0 и 15,6°С соответственно в низине, на южном склоне, на вершине и на северном склоне увала.

Ночью наиболее сильно она снизилась в нижней части рельефа (до 8,6°С к 7 часам утра). Несмотря на то, что верхний 50-см слой почвы к этому времени уже остыл, на глубине 100 см температура оставалась достаточно высокой (15-16 °С). Ниже (14,8°С ) она была на северном склоне и выше (16,8°С) на южном. Но по сравнению с июнем она упала на 2-3 градуса в зависимости от элемента рельефа.

Достаточно близким по значениям стали и тепловые потоки. Так в среднем за сутки в горельнике они составили в низине 51,6; на вершине 68,8; на южном склоне 52,1 и только на северном склоне лишь 34,6 Вт/м2.

Под лесом величины теплопотоков оказались несколько ниже, также как весной и летом.

Можно отметить, что в сентябре теплопотоки из почвы наблюдались уже в 1900, а в почву начинали поступать только в 10 часов утра.

Наблюдения, проведенные в течение вегетационного периода 2002 года, подтвердили особенности формирования теплового режима в дерново-подзолистых почвах, которые были отмечены ранее (в 2000-2001 гг.).

На рис. 1 показаны тепловые потоки в верхнем 20-ти см слое почвы в зависимости от элементов рельефа и экспозиций склонов

Из рисунков видно, что до конца апреля почвенный профиль под лесным пологом прогревался слабее, чем на гарях, лишенных древесной растительности.

Можно отметить также, что минимальный поток тепла в почву отмечался на северном склоне под сосновым лесом (62,6 Вт/м2). Аномальным является значение теплопотока, равное 143,7 Вт/м2 в низине на контроле. Это обусловлено отсутствием деревьев на исследуемой площадке и, естественно, затенения.

В то же время на всех элементах рельефа в горельнике теплопотоки оказываются значительно выше, чем под лесом. Таким образом, процесс прогревания почвы, лишенной древесного покрова в весеннее время шёл интенсивнее и как следствие, температуры метровой толщи почвы здесь росли быстрее.

Летом характер распределения теплопотоков в дерново-подзолистой почве по сравнению с предыдущими наблюдениями в целом сохранялся: тепловые потоки на гарях выше, иногда в несколько раз, чем под сосновым лесом.

140

¡0 120 § 100 ё 80 о 60

5 40 н 20 0

СО «

8 о

в о ч

с р

160

140

2 н 120

Ш 100

Ж О 80

а с 60

о 40 •

Р 20 -

1кзина Юкный склон Вгршина

В Горельник □ Контроль

Северный склон

Рис. 1. Средние за сутки тепловые потоки в дерново-подзолистой почве А-весной (26-28.04.02), Б-летом (25-27.07.02).В-осенью(16-18.09.02). Угловский район.

Осенью 2002 года тепловые потоки в почве несколько перераспределились, хотя в низинные участки рельефа тепло и в это время поступало более интенсивно. В то же время, в сентябре, когда Солнце восходит позже и заходит раньше вершина получает больше тепла, чем склоны увалов как в горель-нике, так и на контроле (115,6 и 46,1 Вт/м2 соответственно). Склоны южной и северной экспозиций поглощали примерно одинаковое количество тепла, но под лесным покровом, меньше чем на горельнике.

ВЫВОДЫ

1) Дерново-подзолистые почвы юго-западной части ленточных боров характеризуются песчаным гранулометрическим составом, имеют высокую плотность по всему профилю: от 1400 кг/м3 в горизонте А! до 1650 кг/м3 в иллювиальных.

Количество гумуса в верхнем слое не превышает 1,5% и быстро уменьшается с глубиной.

2) На горельнике максимум температуропроводности наблюдается в наименее плотном горизонте А^ В иллювиальном горизонте она уменьшается в 1,8 раза. Разрез сильно дифференцирован по теплоемкости. Особенно выделяются горизонты А2 и В, в которых она достигает 2, М О6 Дж/(м3 К).

Под лесным покровом почвенный профиль характеризуется равномерным распределением как температуропроводности, так и теплоемкости.

3) Увлажнение резко изменяет все теплофизические коэффициенты, вызывая их рост в 3 и более раз. При этом максимум температуропроводности соответствует 5-7 % почвенной влажности, что близко к капиллярной влаго-емкости или лежит в диапазоне НВ-КВ.

4). Лесные пожары оказали сильное влияние на кислотность почвы. Если рН лесной подстилки равно 3,8, то ее зольные элементы через 10 месяцев после пожара имели рН = 5,3. Произошло заметное уменьшение кислотности и в слое 0-20 см.

В золе отмечено повышение содержания свинца до 4-5 ПДК. Изменения в концентрации других металлов незначительны.

5). Последствия лесного пожара наиболее сильно сказались на температурном режиме дерново-подзолистых почв. В летнее время наблюдался интенсивный процесс прогревания почвенного профиля на горельнике, где температура достигала 45 °С. В результате, на метровой глубине склона южной экспозиции она составила 19, а на северном 16 °С. Под лесом эти температуры равны 16 и 14 °С соответственно.

влаги больше, чем в горельнике, в то время как глубинные слои оставались менее влажными.

Малое количество осадков в течение вегетации привело к иссушению генетических горизонтов почвы. К сентябрю на горельнике в слое 20-50 см содержание почвенной влаги не превышало 1,5 % от массы сухой почвы, а под лесным покровом снизилось до (0,5-1,0) %.

7) Динамика влагосодержания в теплое время года определила изменение объемной теплоемкости почвы. Весной наибольшая аккумуляция тепла была отмечена в более влажных и плотных горизонтах почвы как в горельнике, так и на контроле.

Иссушение почвенной толщи вызвало уменьшение теплоемкости и к сентябрю она стала минимальной на всех вариантах. Наиболее сильно ее значения снизились на южном склоне почвы 10-20 см под естественным лесным покровом ( до 1,87-10б Дж/(м3 К).

8) Весной максимальный поток тепла поступал в почву днем с 11 до 13 часов на всех вариантах, а выходил из почвы в 23 часа ночи.

Под лесом в течение суток теплопотоки были в два-три раза ниже (в зависимости от элемента мезорельефа) , чем на горельнике.

К середине лета потоки тепла в почве уменьшились, а в сентябре стали минимальны, особенно под лесным покровом (28 Вт/м2).

9) В целом режим повышенной влажности в дерново-подзолистой почве юго-западной части ленточных боров Алтайского края формировался в го-рельниках. При этом северные склоны и низинные части увалов были влажнее, чем вершины и южные склоны.

Более напряженный тепловой режим складывался на южных склонах, тогда как на северных температуры почвы были заметно ниже (на 5-10 °С) как под лесом, так и на гарях.

Рекомендации производству

Для эффективного искусственного лесовосстановления необходима разработка мероприятий, приближающих гидротермические режимы на горель-никах к оптимальным для сосновых саженцев (к гидротермическим режимам в естественном древостое).

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Монографии

1. Макарычев C.B., Мазиров М.А., Беховых Ю.В. и др. Теплофизические свойства и режимы в антропогенно - нарушенных почвах. - редакция журнала «Химия в сельском хозяйстве» - Москва, 2003. - 153 с.

Статьи

1. Болотов А.Г., Макарычев C.B., Беховых Ю.В., Сизов Е.Г. Электронный измеритель температуры почвы // Проблемы природопользования на Алтае: Сб. науч. тр. молодых ученых / АГАУ. - Барнаул, 2001 г. -С.55-57.

2. Беховых Ю.В., Болотов А.Г., Макарычев C.B., Сизов Е.Г., Яценко В.Г. Почвенный электротермометр. // Проблемы природопользования на Алтае: Сб. науч. тр. молодых ученых / АГАУ. - Барнаул, 2001 г. - С. 53-55.

3. Беховых Ю.В., Макарычев C.B.,Сизов Е.Г Гидротермический режим дерново-подзолистых почв в горельниках Алтайского края // Проблемы лесоводства и лесовосстановления на Алтае: Тезисы I Международной конференции / г., Барнаул, 2001. - С. 26-28.

4. Болотов А.Г., Левин А.А., Беховых Ю.В., Макарычев C.B. Особенности исследования термических свойств влажных почв // Антропогенное воздействие на лесные экосистемы: Материалы II Международной конференции / г. Барнаул, 2002. - С. 150-152.

5. Беховых Ю.В., Макарычев C.B., Трофимов И.Т., Болотов А.Г. Особенности теплоаккумуляции и теплообмена в дерново- подзолистых почвах на гарях сухостепной зоны Алтайского края. // Антропогенное воздействие на лесные экосистемы: Материалы II Международной конференции / г. Барнаул, 2002.-С. 142-145.

6. Беховых Ю.В. Влияние лесных пожаров на гидротермический режим дерново-подзолистых почв сухостепной зоны Алтайского края . // Антропогенное воздействие на лесные экосистемы: Материалы II Международной конференции / г. Барнаул, 2002. - С. 139-142.

7. Макарычев C.B., Беховых Ю.В., Болотов А.Г. Антропогенное воздействие на гидротермический режим и тепловые свойства дерново-подзолистых почв Алтая // Гидроморфные почвы - генезис, мелиорация и использование: Материалы всероссийской научно-практической конференции / МГУ. - Москва, 2002. -С. 58.

8. Беховых Ю.В., Макарычев C.B., Трофимов Й.Т. Влияние лесных пожаров на тепловые свойства дерново-подзолистых почв сухостепной зоны Алтайского края // Вестник АГАУ №3 / АГАУ. - Барнаул, 2002 г. -С. 14-18.

9. Беховых Ю.В., Макарычев C.B. Сравнительный анализ особенностей теплоаккумуляции и теплообмена в дерново-подзолистых почвах на гарях и под естественными древостоями сухостепной зоны Алтайского края // Вестник АГАУ №3 / АГАУ. - Барнаул, 2002 г. - С.241-243.

10. Макарычев C.B. Малиновских А.А. Беховых Ю.В. Трансформация гидротермического режима дерново-подзолистых почв и процессы остепне-ния в горельниках Алтайского края // Кулундинская степь: прошлое, настоящее, будущее: Материалы 3 межрегиональной научно- практической конференции / Барнаул, 2003. - С. 206-209.

J1P № 020648 от 16 декабря 1997 г.

Подписано в печать Н,.^-.QQ3.7..Формат 60X84/16. Бумага для множительных аппаратов. Печать ризографная. Гарнитура «Times New Roman». Усл. - печ. л. 1,4. Тираж 100 экз. Заказ № 32.

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

aoo> -fl i 1o??C> I

#20390

Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Беховых, Юрий Владимирович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ ПОЧВЕННОЙ

ТЕПЛОФИЗИКИ.

1Л. Из истории исследований теплофизических свойств почв.

ГЛАВА 2. ТЕПЛОПЕРЕДАЧА В ПОЧВЕ И МЕТОДЫ ЕЁ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Особенности аккумуляции и передачи тепла в почве.

2.2. Методы определения теплофизических свойств и режимов почвенного профиля.

2.3. Приборная база, использованная при изучении теплофизического состояния почв.

ГЛАВА 3. ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ И ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ ЮГО-ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ ЛЕНТОЧНЫХ БОРОВ АЛТАЙСКОГО КРАЯ.

3.1. Факторы почвообразования района исследований.

3.1.1. Происхождение ложбин древнего стока и рельеф юго-западной части ленточных боров Алтая.

3.1.2. Климат района исследований.

3.1.3. Растительность юго-западной части сосновых боров Алтайского края.

3.2. Общая характеристика дерново-подзолистых почв юго-западной части сосновых боров Алтайского края.

ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ ЛЕСНЫХ ПОЖАРОВ НА ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ ЮГО-ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ ЛЕНТОЧНЫХ БОРОВ АЛТАЙСКОГО КРАЯ.

4.1. Влияние лесных пожаров на физические, химические и физико-химические свойства дерново-подзолистых почв.

4.2. Теплофизические свойства дерново-подзолистых почв юго-западной части ленточных боров Алтайского края в горельниках и под естественными лесными ценозами.

ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ ЛЕСНЫХ ПОЖАРОВ НА ГИДРОТЕРМИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ

ПОЧВ ЮГО-ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ ЛЕНТОЧНЫХ БОРОВ АЛТАЯ.

5.1. Сезонная динамика запасов тепла и влаги в дерново-подзолистых почвах юго-западной части ленточных боров Алтая.

5.2. Тепловой режим профиля дерново-подзолистых почв на гарях и под лесными ценозами.

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Влияние лесных пожаров на теплофизические свойства и гидротермические режимы дерново-подзолистых почв юго-западной части ленточных боров Алтайского края"

Актуальность проблемы.

Однако сукцессионный процесс по скорости протекания зависит от дюнно-увалистого мезорельефа гарей, а его направление - от гидротермического режима песчаных дерново-подзолистых почв, солнечной инсоляции, теплопотоков в почвенном профиле, от степени освещенности и других почвенно-физических факторов. Естественный процесс восстановления сосны идет неодинаково на различных элементах мезорельефа. Чтобы ответить на вопрос «почему?», нужно знать особенности теплофизического состояния и режимов влажности, формирующихся в почве на том или ином участке сгоревшего леса. К составляющим теплофизического состояния почв относятся : теплоёмкость, тепло- и температуропроводность, а также температура, которые в комплексе определяют процессы аккумуляции и переноса тепла в почвенных профилях. Знание направленности и скорости этих процессов в климатических условиях Сибири, обусловливающих глубокое и длительное промерзание почв зимой и иссушение их летом, чрезвычайно важно при искусственном и естественном лесовосстановлении.

Однако, отмеченные актуальные в научном и практическом отношении вопросы почвенной теплофизики дерново-подзолистых почв юго-западной части ленточных боров Алтайского края, подвергшихся пирогенному воздействию, в настоящее время не нашли своих ответов.

Цель работы: Изучить теплофизические свойства и гидротермические режимы дерново-подзолистых почв юго-западной части ленточных боров Алтайского края, подвергшихся'пирогенному воздействию.

Задачи исследований:

1) Экспериментально определить теплофизические характеристики дерново-подзолистых почв, под естественным древостоем и на горельниках, а так же выяснить закономерности их изменений в почвенном профиле за вегетационный период.

2) Установить диапазоны почвенного увлажнения, при которых в дерново-подзолистых почвах создаются наиболее благоприятные условия для проявления ведущих механизмов теплопереноса, обеспечивающих максимальные значения теплофизических коэффициентов.

3) Изучить формирование режимов тепла и влаги в почве горельников и под лесным покровом.

Район исследований. Исследования проводились на территории Угловского лесничества Тополинского лесхоза на мониторинговых полигонах АГУ, заложенных в 1998 году (Приложение 1) в соответствии с хоздоговорной работой по заданию Алтайского управления лесами «Динамика восстановления лесных экосистем после пожаров 1997 года» (руководитель д.б.н. Куприянов А.Н.; д.б.н. Баранник Л.П.), а так же в соответствии с программой «Университеты России» (код рубрикатора 7.2.4; руководитель д.б.н. Куприянов А.Н.) «Динамика восстановления лесных экосистем после пожаров 1997 года», №8888.

Методы исследований

Сопряженные полевые наблюдения за изменением влажности, температуры и тепловых потоков в дерново-подзолистой почве на местах крупных гарей и на контрольных участках (лес не пройденный пожаром) проводились в 2000-2002 гг. Для этих наблюдений, в течение вегетационного периода были выбраны четыре экспозиции мезорельефа: низина увала и вершина увала (далее низина и вершина), южный и северный склон увала (далее южный склон и северный склон). Наблюдения за температурой почвы осуществлялось электронными термометрами, разработанными на кафедре физики АГАУ. Влажность определялась методом термостатной сушки. Тепловые потоки в почве рассчитаны по известной методике (Руководство по градиентным., 1964) с учетом температурного поля, складывающегося в почве.

Научная новизна и теоретический вклад. Впервые получены экспериментальные данные о теплофизических свойствах дерново-подзолистых почв Алтайского края, подвергшихся пирогенному воздействию. Выявлены особенности и различия в характере распределения теплофизических коэффициентов в почвенных профилях в зависимости от почвенно-физических особенностей их генетических горизонтов.

Защищаемые положения.

1) Лесные пожары являются одной из причин изменения гидротермического режима и теплофизического состояния дерново-подзолистых почв.

Практическая значимость. Установленные различия теплофизических свойств и гидротермических режимов в почвах горельников на различных элементах мезорельефа позволяют определить направление послепирогенных сукцессионных процессов и, тем самым, обосновать целесообразность лесовосстановительных работ в юго-западной части ленточных боров Алтайского края.

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), конференции преподавателей и сотрудников АГАУ «Природообустройство: теоретические и прикладные аспекты» (Барнаул, АГАУ, 2003), международной научно-практической конференции «Региональные аспекты обеспечения социальной безопасности населения Юга Западной Сибири-проблемы защиты от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера» (Барнаул, 2003)

Заключение Диссертация по теме "Агропочвоведение и агрофизика", Беховых, Юрий Владимирович

выводы

1) Дерново-подзолистые почвы юго-западной части ленточных боров характеризуются песчаным гранулометрическим составом, имеют высокую I плотность по всему профилю: от 1400 кг/м в горизонте Aj до 1650 кг/м в иллювиальных.

Количество гумуса в верхнем слое не превышает 1,5% и быстро уменьшается с глубиной.

2) На горельнике максимум температуропроводности наблюдается в наименее плотном горизонте Aj. В иллювиальном горизонте она уменьшается в 1,8 раза. Разрез сильно дифференцирован по теплоемкости. Особенно выделяются горизонты А2 и В, в которых она достигает 2,1-106 Дж/(м3-К).

3) Увлажнение резко изменяет все теплофизические коэффициенты, вызывая их рост в 3 и более раз. При этом максимум температуропроводности соответствует 5-7 % почвенной влажности, что близко к капиллярной влагоемкости или лежит в диапазоне НВ-КВ.

6) Влажность почвы весной максимальна в низинных частях рельефа (до 60 % от ПВ). На склонах влагосодержание ниже, а на вершине был отмечен его минимум (20 % от ПВ). При этом верхний слой почвы в лесу содержал влаги больше, чем в горельнике, в то время как глубинные слои оставались менее влажными.

Под лесом в течение суток теплопотоки были в два-три раза ниже ( в зависимости от элемента мезорельефа) , чем на горельнике.

К середине лета потоки тепла в почве уменьшились, а в сентябре стали минимальны, особенно под лесным покровом ( 28 Вт/м ).

9) В целом режим повышенной влажности в дерново-подзолистой почве юго-западной части ленточных боров Алтайского края формировался в горельниках. При этом северные склоны и низинные части увалов были влажнее, чем вершины и южные склоны.

Рекомендации производству Для эффективного искусственного лесовосстановления необходима разработка мероприятий, приближающих гидротермические режимы на горельниках к оптимальным для сосновых саженцев (к гидротермическим режимам в естественном древостое).

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Беховых, Юрий Владимирович, Барнаул

1. Агроклиматический справочник по Алтайскому краю. — Л.: Гидрометиз-дат, 1957. —167 с.

2. Агрофизическая характеристика почв Западной Сибири /Отв. ред. В.П. Панфилов. — Новосибирск: Наука, 1976. — 544 с.

3. Адаменко О.М., Девяткин Е.В., Стрелков С.А. Алтай // История развития рельефа Сибири и Дальнего Востока. — М., 1966. — С. 54-119.

4. Азмайпарашвили Л.С. Изменение водоохранных свойств лесных почв после пожаров в горных лесах Закавказья. Тр. Тбилисского лесотехн. института, 1936, № 2.

5. Андрианов П.И. Теплопроводность почв и грунтов // Труды комитета по вечной мерзлоте. М-Л, т. 7, 1939. — С.5-30.

6. Алтайский край. Атлас. — М.-Барнаул: Главное управление геодезии и картографии при Совете Министров СССР, 1978. — Т. 1. — 222 с.

7. Алтайский край. Атлас. — М.-Барнаул: Главное управление геодезии и картографии при Совете Министров СССР, 1980. — Т. 2. — 236 с.

8. Антонова М.А. Влияние растительного покрова и снежного покрова на температуру почвы // Зап. Ленинград. СХИ, т- 5,1929, с. 21-41.

9. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М.: Изд-во МГУ, 1962. 491 с.

10. Бадмаев Н.В., Корсунов В.М., Куликов А.И. Тепловлагообеспеченность склоновых земель. Улан-Удэ: Бурят. Науч. центр, 1996. 125 с.

11. Беховых Ю.В., Болотов А.Г., Макарычев С.В., Сизов Е.Г., Яценко В.Г. Почвенный электротермометр. Сб. "Проблемы природопользования на Алтае", Барнаул, 2001 г.

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

13. Болотов А.Г. Теплофизическое состояние почв и совершенствование инструментальной базы для его исследований: Автореф. дис. канд. с-х. наук.- Барнаул, 2003. — 23 с.

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

15. Болотов А.Г., Левин А.А., Беховых Ю.В., Макарычев С.В. Особенности исследования термических свойств влажных почв. Материалы II Межд. конф. «Антропогенное воздействие на лесные экосистемы», г. Барнаул, 2002.

16. Болотов А.Г., Макарычев С.В. Модернизированный датчик температуры для лабораторных теплофизических исследований. Вестник АГАУ, №3. Барнаул, 2002 г.

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

18. Бондарев А.Г. Физические свойства почв: концепции их оптимизации и повышение устойчивости к деградации. Труды международной научно-практической конференции. С-Петербург, 2002.

19. Бровка Г.П., Ровдан Е.Н. Теплопроводность торфяных почв. — Почвоведение. 1999. - №5. - с. 587-592.

20. Бугаев В.А., Косарев Н.Г. Лесное хозяйство ленточных боров Алтайского края. — Барнаул: Алт. кн. изд-во, 1988. — 312 с.

21. Бурматов И.М. Некоторые результаты тепловой мелиорации освоенных торфяно-болотных почв Барабы // Вопросы Мелиорации Барабинской низменности. Новосибирск, 1970, с, 165-171.

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

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

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

25. Вангниц П.Р. Ленточные боры. — М.: Госбумиздат, 1953. — 153 с.

26. Вандакурова Е.В. Растительность Кулундинской степи. — Новосибирск: Наука, 1950. —242 с.

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

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.-c.30-31.

29. Гаель А.Г., Брысова Л.П., Каменецкая И.В., Оловянникова И.Н., Рафес П.М., Петренко Е.С. Лесорастительные условия ленточных боров Прииртышья // Ленточные боры Прииртышья — М.: Изд-во АН СССР, 1962. — Т. 4. —С. 3-57.

30. Гамаюнов Н.И. Термовлагопроводность в набухающих почвах. Почвоведение.-1996.-№11.-с. 1330-1336.

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

32. Гамаюнов Н.Н. Исследование процессов переноса тепла и влаги в торфе зондовыми методами. — Тр. Калининского торф, ин-та. вып.11, 1960, с.203-217.

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

34. Герайзаде А.П. Связь между тепло- и гидрофизическими свойствами некоторых типов почв Азер. ССР // Автореф. канд. дисс. — JI. 1970, 19 с.

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

36. Герайзаде А.П. Связь между тепло- и гидрофизическими свойствами некоторых типов почв Азербайджанской ССР. — Автореф. дис. канд. техн. наук. — JI., 1970.- 19 с.

37. Герайзаде А.П., Юсифов А.Г. О тепловом потоке в почву // Почвоведение, 1975, № 12, с. 58-64.

38. Герасимов И.П., Марков К.К. Ледниковый период на территории СССР. Физико-географические условия ледникового периода // Тр. Ин-та геогр. — М.-Л., 1939.—Вып. 33.—225 с.

39. Глобус A.M., Арефьев А.В. Зависимость теплофизических свойств почв от давления влаги и толщины водной пленки // Почвоведение, 1971, № 11, с. 100-105.

40. Глобус A.M. Физика неизотермического внутрипочвенного теплообмена. Л, 1983,258 с.

41. Глобус A.M. Почвенно-гидрографическое обеспечение агроэкологиче-ских математических моделей. Л, 1987,427 с.

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

43. Голубинский С.С. Ленточные боры Западно-Сибирского края (Физико-географический и экономический очерк) //Труды Лебяжинской ЗОНЛОС. Свердловск-Москва: Гослестехиздат, 1934. Вып. 1. С. 4-20.

44. Горчаковский П.Л. Сосновые боры Приобья как зональное ботанико-географическое явление // Бот. журн. —1949.—№ 5. — С. 25-31.

45. Горшенин К.П. Почвы южной части Сибири (от Урала до Байкала). — М.: Изд-во АН СССР, 1955. —592 с.

46. Горяев В.Е. О путях воспроизводства плодородия почв // Тез. к VIII съезду почвоведов. Нов ск, 1989, с. 20.

47. Грибанов Л.Н. Ленточные боры Алтайского края и Казахстана. — М.: Сельхозгиз, 1954.— 151 с.

48. Грибанов Л.Н. Степные боры Алтайского края и Казахстана. — М.-Л.: Госбумиздат. 1960. —145 с.

49. Гулисашвили. В.З. Опыты по изучению влияния огня на возобновление леса. Сб. «Исследования по лесоводству», 1931.

50. Гупало А.И. Тепловые свойства почвы в зависимости от ее влажности, и плотности // Почвоведение, 1959, № 4, с. 40-46.

51. Гусев В.З. О возможностях длительного последействия глубокого рыхления дерново-подзолистых почв на моренных суглинках // Тез. к VIII съезду почвоведов, Нов-ск, 1989, с. 24.

52. Дерягин Б.В., Мельникова М. К. К определению закономерностей передвижения почвенной влаги // Вопросы агрофизики, Л, 1957.

53. Дерягин Б.В., Чураев Н.В. и др. Поверхностные силы. М, 1987.

54. Димо В.Н. Климат почв и его составляющие на равнинной территории СССР // Климат почв, Пущино, -1985, с. 62-66.

55. Димо В.Н. Расчетный метод определения температуры почв // Бюлл. Почв, ин-та им. В.В. Докучаева, вып. 1.-М.: 1967.- с.88-99.

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

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

58. Евдокименко М.Д. Послепожарная динамика микроклимата и гидротермического режима мерзлотных почв в лиственничниках Станового Хребта // Сиб.экол.журн.-1996.-№1.-С.73-81.118

59. Ермаков Н.Б. Синтаксономические и ботанико-географические особенности ксерофильных псаммофильных сосновых лесов Западно-Сибирской равнины // Флора и растительность Алтая. Барнаул: АГУ, 1999. — Вып. 1. — С. 52-61.

60. Ермаков Н.Б., Королюк А.Ю., Лащинский Н.Н. Флористическая классификация мезофильных травяных лесов Южной Сибири. — Новосибирск, 1991. — 96 с.

61. Естественное возобновление хвойных в Западной Сибири // Тр. по лесн. хоз-ву Сибири. — Новосибирск: Изд-во СО АН СССР, 1962. — Вып. 7.— 188 с.

62. Заблоцкий В.И. Биоэкологические особенности лесовосстановления го-рельников (на примере юго-западной части ленточных боров Алтайского края): Автореф. дис. канд. биол. наук.- Барнаул, 2000. — 20 с.

63. Заблоцкий В.И., Куприянов А.Н. Лесные пожары и восстановление сосновых насаждений в юго-западной части ленточных боров. Материалы II Межд. конф. «Антропогенное воздействие на лесные экосистемы», г. Барнаул, 2002.

64. Заславский Б.Г., Полуэктов Р.А. Управление экологическими системами. М: Наука, 1988,296 с.

65. Иванов Л.А. Абсолютный метод комплексного определения теплофизических коэффициентов с мгновенным источником тепла. Записки Ярославского технол. ин-та, т.2, 1957, с.252-255.

66. Иванова Е.Н. Почвы и соленакопление в озерах ленточных боров // Труды Кулундинской эксп. АН СССР, 1931-1933 гг. — М.-Л., 1935. — Ч. 3.— 188 с.

67. Иконникова Е.А. Тепловые свойства чернозема обыкновенного в Аткар-ском районе Саратовской области. — Тр. Саратов, ин-та механизации сельского хозяйства, 1962, вып. 31, с. 71-81.

68. 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.

69. Ишутин Я.М., Трофимов И.Т. Влияние лесных пожаров на дерново-подзолистые почвы ленточных боров. Почвенно-агрономические проблемы Западной Сибири, Барнаул, 2000, с. 137-143.

70. Каганов М.А. Прибор для определения тепловых характеристик почвы в естественных условиях. — Сб. тр. по агрофизике. — М. JI., 1952, вып.5, с.90-97.

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

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

73. Кауричев И.С., Александрова JI.H и др.- Почвоведение. М; Колос, 1982,496 с.

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

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

76. Короходкина В.Г. Влияние пожаров на температуру и влажность лесных почв // Почвенные исследования в Якутии.-Якутск: ЯФ СО АН СССР, 1974.-С. 103-109.

77. Короходкина В.Г. Температурный режим почв гарей // Природные ресурсы и их использование и охрана.-Якутск,1976.-С. 147-149.

78. Кравцов В.М. Принципы типологии климата почв лесостепи и степи юго-востока Зап. Сибири // Климат почвы, JI, 1971, с. 110-118.

79. Кришер О.,Научные основы техники сушки, ИЛ, М., 1961

80. 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.

81. Кудряшова С.Я., Чичулин А.В. Энергетические аспекты оптимизации сложения профиля серых лесных почв // Тез. к VIII съезду почвоведов. Нов-ск, 1989, с. 101.

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

83. Куликов Т.А. Тепловые характеристики типичных почв Киргизской ССР // Автореф. канд. дис. 1958,27 с.

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

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

86. Лунин А.И. Импульсный метод определения теплофизических характеристик влажных материалов // канд. дисс. М.: 1972. 139с.

87. Лунин А.И., Гельфер Я. Некоторые дополнения к импульсным методам определении, теплофизических характеристик // Тр. МИСИ, 1968, с. 25.

88. Лунин А.И., Макарычев С.В. Использование импульсных методов в сельскохозяйственном производстве для определения теплоемкости почвы Барнаул, Тр. АСХИ, вып.28,1977.

89. Лыков А.В. Теория теплопроводности.М.: Высшая школа, 1967

90. Лыков А.В. Михайлов Ю.А. Теория тепло- и массопереноса. М.- Л., 1963.- 535 с.

91. Лыков А.В. Теория теплопроводности // М.: 1952. 392с.

92. Лыков А.В. Явление переноса в капиллярно-пористых телах. М.: Гостех-издат, 1954.-226 с.

93. Мазиров М.А., Макарычев С.В. Теплофизическая характеристика почвенного покрова Алтая и Западного Тянь-Шаня. Владимир, 2002.-448 с.

94. 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.

95. Мазиров М.А., Макарычев С.В. Теплофизика почв: антропогенный фактор. Суздаль, 1997. - с. 201.

96. Макарычев С.В., Мазиров М.А. Теплофизика почв: методы и свойства. — Суздаль 1996,231с.

97. Макарычев С.В. Теплофизические свойства выщелоченных черноземов Алтайского Приобъя Новосибирск, 1980, Автореф. канд. дисс.

98. 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.

99. Макарычев С.В. Изменение теплофизических свойств солонцового комплекса Западной Сибири под влиянием сидерального пара. М., Доклады ВАСХНИЛ, №5, 1987.

100. Макарычев С.В. О структурно-энергетической концепции теплофизического состояния почвы. // В кн. «Физика твердого тела». — Барнаул, БГПУ, 1994.-с. 34-36.

101. Макарычев С.В. Приемы и методы управления теплофизическим состоянием почв в условиях Алтайского края. // Сб. научных трудов «Почвенно-агрономические проблемы Западной Сибири», АГАУ, Барнаул, 2000, с. 34-35.

102. Макарычев С.В. Природно-климатическое районирование и теплофи-зические особенности почвенного покрова Алтайского края. Материалы II Межд. конф. «Антропогенное воздействие на лесные экосистемы», г. Барнаул, 2002.

103. Макарычев С.В. Структурно-функциональная концепция теплофизического состояния почвы. // Сб. научных трудов «Почвенно-агрономические исследования в Сибири», вып. 4, Барнаул, 2000, с. 64-68.

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

105. Макарычев С.В., Беховых Ю.В., Сизов Е.Г. Гидротермический режим дерново-подзолистых почв в горельниках Алтайского края // Проблемы лесоводства и лесовосстановления на Алтае. — Барнаул: АГУ, 2001. — С. 26-27.

106. Макарычев С.В., Игнатенко С. Сравнительная характеристика теплофизических свойств степной зоны Алтайского края. Тез. Межвузовская конф. "Научно техническому прогрессу — творческий поиск ВУЗов", Барнаул, 1983

107. Макарычев С.В., Лунин А.И. Влияние температуры и влажности на температуропроводность выщелоченного чернозема Алтайского Приобъя Барнаул, Тр. АСХИ, вып.31, 1978.

108. Макарычев С.В., Мазиров М.А. Метод определения кондуктивной и пародиффузной составляющих их теплопереноса во влажных почвах. //

109. Вестник Московского Университета», сер. 17, почвоведение, 1996, №1. — с. 50-55.

110. Макарычев С.В., Мазиров М.А. Теплофизические коэффициенты почв и факторы, их определяющие. // В кн. «Физика твердого тела». Барнаул, БГПУ, 1994. -с.36-38

111. Макарычев С.В., Сазонов И.Е., Золотарев Н.Я. Полевой прибор для измерения тепло- и температуропроводности почвы. Барнаул, Алтайское ЦНТИ, №116, 1988

112. Макарычев С.В., Татаринцев JI.M., Макарычева JI.H. Особенности теплофизических свойств дерново-подзлолистых и серых лесных почв Алтайского края. Тез. Региональной конф. "Почвенно-агрохимические проблемы земледелия в Алтайском крае", Барнаул, 1984.

113. Макарычев С.В., Татаринцев JI.M., Макарычева JI.H. Теплофизические свойства дерново-подзолистых и серых лесных почв Алтайского края. В кн. "Земледельно-оценочные проблемы и рациональное использование земли в Алтайском крае", Барнаул, 1986.

114. Макарычев С.В., Трофимов И.Т. Влияние видов пара на тепловые свойства солонцов. // Сб. научных трудов к 100-летию проф. Н.В. Орловского «Почвенно-агрономические исследования в Сибири», вып. 3, Барнаул, 1999, с. 100-103.

115. Малиновских А.А. Начальные стадии пирогенных сукцессий в ленточных борах (на примере юго-западной части ленточных боров Алтайского края): Автореф. дис. канд. биол. наук,- Барнаул, 2003.-23 с.

116. Малиновских А.А. Анализ геоботанических описаний юго-западной части ленточных боров после пожаров 1997 г. // Антропогенное воздействие на лесные экосистемы. — Барнаул: АГУ, 2002. — С. 52-60.

117. Малиновских А.А. Восстановление напочвенного покрова после пожаров 1997 года в сосновых лесах Алтайского края // Леса Евразии в III тысячелетии.— М., 2001. — С. 141-142.

118. Малиновских А.А. Демутация растительного покрова на гарях в Алтайском крае // Исследования молодых ботаников Сибири. — Новосибирск, 2001. — С. 55-56.

119. Малиновских А.А. Зарастание горельников юга ленточных боров Алтайского края // Экология Южной Сибири 2000 год: Материалы ЮжноСибирской международной конференции студентов и молодых ученых. — Красноярск, 2000. — Т. 1. — С. 47-48.

120. Малиновских А.А., Куприянов А.Н. Анализ экологических групп растений ленточных и Приобских боров // Проблемы лесоводства и лесовос-становления на Алтае. — Барнаул: АГУ, 2001. — С. 28-30.

121. Мелехов И.С. Влияние пожаров на лес. — М.-Л.: Гослестехиздат,1948. — 122 с.

122. Новосельская Н.А. Исследование коэффициентов переноса тепла и вещества. Тр. МИХМ, т.15, 1958. с.90-115.

123. Омельянов В.П. Теплофизические свойства автоморфных почв северной лесостепи и подтайги Алтайского края // Агроклиматология Сибири, Нов-ск: Наука, 1977, с. 84-90.

124. Онищенко В.Г., Лискер И.С., Георгиади А.Г. К вопросу обобщенного . описания теплопроводности почв. Почвоведение.-1999.-№2.-с.210-214.

125. Павлова Г.Г. Сосновые леса в лесостепной и степной зонах Приобья // Растительность степной и лесостепной зон Западной Сибири (Новосибирская область и Алтайский край). — Новосибирск: Изд-во СО АН СССР, 1963. —С. 131-162.

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

127. Парамонов Е.Г., Ишутин Я.Н. Крупные лесные пожары в Алтайском крае. — Барнаул: Дельта, 1999. —193 с.

128. Порхаев A.JI. Тепло- и массообмен в полуограниченных дисперсных средах // Автореф. докт. дисс. М, 1956, 17 с.

129. Почвы Алтайского края. — М.: Изд-во АН СССР, 1959. — 382 с.

130. Ремезов Н.П., Погребняк П.С. Лесное почвоведение. — М.: Лесная промышленность, 1965. — 324 с.

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

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

133. Рычева Т.А. Моделирование температурного режима почвы на основе данных метеонаблюдений. Тез.докл.2 Съезда О-ва почвоведов, Санкт-Петербург, 27-30 июня, 1996. Кн.1.-М., 1996.-е. 108-109.

134. Рычева Т.А. Температуропроводность дерново-подзолистой почвы: влияние движения влаги. // Почвоведение.-1994.-№8.-С.53-58.

135. Саввинов Д.Д. Гидротермичеекий режим мерзлотных почв и его регулирование // Автореф. докт. дисс. Якутск, 1982,27 с.

136. Саранцев А.Ю. Анализ модели тепловлагобаланса почвы по экспериментальным результатам. Тез. докл. 44 Науч. конф. проф.-преп. состава, сотр. и аспирантов Сам. гос. с.-х. акад., Самара, 1997. с. 9.

137. Сезонное протаивание почв гарей северной тайги /Тарабукина В. Г. // Тез.докл. 2 Съезда О-ва почвоведов, Санкт-Петербург, 1996.-С. 194-195.

138. Серова Н.В. К вопросу об определении термических характеристик мерзлой почвы и снега // Тр. ГГО. 1987, вып. 69, с. 80-87.

139. Серова Н.В. О картировании теплофизических характеристик почв // Климат почв, Л: Гидрометериздат, 1971, с. 80-86.

140. Серова Н.В. Распределение теплофизических характеристик по Европейской территории СССР // Тр. ГГО, вып. 241. 1969.- с.95-107.

141. Серова Н.В. Распределение теплофизических характеристик почвы на равнинной территории СССР // Автореф. канд. дисс. Л, 1970.

142. Смирнов В.Е. Полувековой опыт лесовосстановления в ленточных борах Казахстана и Алтая // Тр. НИИ лесного хоз-ва. — Алма-Ата: Кайнар, 1966. — Т. 5. — Вып. 3. —130 с.

143. Соколов В.А., Аткин А.С., Фарбер С.К. Структура и динамика таежных лесов. — Новосибирск: Наука, 1994. —168 с.

144. Сысуев В.В. Моделирование процессов в ландшафтно геохимических системах. М: Наука, 1986,301 с.

145. Татаринцев JI.M. Агрофизические свойства почв Алтайского Приобья, их изменение при антропологическом воздействии // Тез. к VIII съезду почвоведов. Нов-ск, 1989, с. 76.

146. Тихонравова П.И., Хитров Н.Б. Температуропроводность черноземо-видных слитоземов Ставрополья 1-я Междунар. науч. конф. «Слит, почвы: генезис, свойства, соц. значение», Майкоп. 6-13 сент., 1998: Матер. — Майкоп, 1998.-с. 51-52.

147. Трофимов И.Т., Невинская И.А. Некоторые свойства и минералогический состав дерново-подзолистых почв ленточных боров Алтайского края // Проблемы лесоводства и лесовосстановления на Алтае. — Барнаул: АГУ, 2001. —С. 70-72.

148. Умаров К.У., Бикмухаметов М.А. и др. Изменение водно-физических свойств черноземов южных под влиянием длительного антропогенного использования // Тез. к VIII съезду почвоведов. Нов-ск, 1989.

149. Федорова Н.М. Температурный режим почвогрунтов средней тайги Западной Сибири//Почвоведение. 1972,№ 2, с. 96-110.

150. Федорков Б.Г.,Телец В.А. Микросхемы ЦАП и АЦП: функционирование, параметры, применение.//Энергоатомиздат" 1990г-320с.

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

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

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

154. Чевычелов А.П. Пирогенез и зональное континентальное почвообразование на северо-востоке Азии. Новосибирск, 1997.,32 с.

155. Черноусов С.И., Арефьев B.C., Осьмушкин B.C. и др. Географические и инженерно-геологические условия Степного Алтая. — Новосибирск: Наука, 1988. — 96 с.

156. Чичуа Г.С. Тепловые свойства основных типов почв Грузинской ССР. Автореф. докт. дисс., ГГО, JL, 1967.

157. Чичуа Г.С. Теплофизические характеристики основных почвенных типов Грузинской ССР // Автореф. докт. дисс. М, 1965, 53 с.

158. Чичулин А.В. Структурно-генетическая концепция физических свойств почв.- Тез. докл. VIII съезда почвоведов. Новосибирск, 1988, с.83.

159. 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.

160. Чудновский А.Ф. Прибор для одновременного определения коэффициентов тепло- и температуропроводности и объемной теплоемкости поч-вогрунтов в естественных условиях.- Тр. ГГО,-вып.2 (64), 1947,- с.42.

161. Чудновский А.Ф. Теплообмен в дисперсных средах. Гостехиздат, 1954.

162. Чудновский А.Ф. Основы агрофизики, ч. 111, М, 1959, с. 405-634.

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

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

165. Чудновский А.Ф., Шлимович Б.М. Полупроводниковые приборы в сельском хозяйстве. JL: «Наука», 1970.-343 с.

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

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

168. Шульгин A.M. Итоги и задачи исследований климата почв в СССР // Климат почвы.-JI.: Гидрометеоиздат, 1971.- с.5-11.

169. Шульгин A.M. Климат почвы и его регулирование.- Л.: Гидрометеоиздат, 1967.- 298 с.

170. Широбокова А.П. Изучение закономерностей в тепловых свойствах почвы с целью оценки и регулирования ее теплового режима // Автореф. канд. дисс. Л, 1965, 23 е.

171. 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.

172. Kersten M.S. Thermal properties of soils. Minneapolis, 1949, 227p.

173. 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.

174. 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.

175. Oliveira L.A., Viegas D.X., Raimundo A.M. Numerical predictions on the soil thermal effect of under surface fire conditions// Int. J. Wildland Fire.1997.-7,№l.-C.51-63.

176. Sigma-Delta ADC AD7715.-Analog Devices Incorporated, 2000.

177. TL 431, Adjustable precision shunt regulators.- Texas Instruments Incorporated, 1999.

178. Valette Jian-Charles, Gomendy Veronique, Marechal Joel, Houssard Claudie, Gillon Dominique. Heat transfer in the soil during very low-intensify experimental fires: the role of duff and moisture content //Int. J. Wildland Fire.-1994.-4,№4.-C.225-237.

Информация о работе

Беховых, Юрий Владимирович
кандидата сельскохозяйственных наук
Барнаул, 2003
ВАК 06.01.03

Диссертация

Влияние лесных пожаров на теплофизические свойства и гидротермические режимы дерново-подзолистых почв юго-западной части ленточных боров Алтайского края - тема диссертации по сельскому хозяйству, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы