Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Особенности развития почвенной теплофизики 9
1.1. Из истории исследований теп л офизических свойств почв 9
Глава 2. Теплопередача в почве и методы её исследования 14
2.1. Особенности аккумуляции и передачи тепла в почве 14
2.2. Методы определения теплофизических свойств и режимов почвенного профиля 25
2.3. Приборная база, использованная при изучении теплофизического состояния почв 32
Глава 3. Особенности формирования и общая характеристика дерново-подзолистых почв юго-западной части ленточных боров алтайского края 41
3.1. Факторы почвообразования района исследований 41
3.1.1. Происхождение ложбин древнего стока и рельеф юго-западной части ленточных боров Алтая 41
3.1.2. Климат района исследований 46
3.1.3. Растительность юго-западной части сосновых боров Алтайского края 51
3.2. Общая характеристика дерново-подзолистых почв юго-западной части сосновых боров Алтайского края 54
Глава 4. Влияние лесных пожаров на теплофизические свойства дерново-подзолистых почв юго-западной части ленточных боров алтайского края 60
4.1. Влияние лесных пожаров на физические, химические и физико-химические свойства дерново-подзолистых почв 60
4.2. Теплофизические свойства дерново-подзолистых почв юго-западной части ленточных боров Алтайского края в горельниках и под естественными лесными ценозами 71
Глава 5. Влияние лесных пожаров на гидротермические режимы дерново-подзолистых почв юго-западной части ленточных боров Алтая 79
5.1. Сезонная динамика запасов тепла и влаги в дерново-подзолистых почвах юго-западной части ленточных боров Алтая 79
5.2. Тепловой режим профиля дерново-подзолистых почв на гарях и под лесными ценозами 90
Выводы 111
Литература 114
Приложения 131
- Методы определения теплофизических свойств и режимов почвенного профиля
- Приборная база, использованная при изучении теплофизического состояния почв
- Общая характеристика дерново-подзолистых почв юго-западной части сосновых боров Алтайского края
- Теплофизические свойства дерново-подзолистых почв юго-западной части ленточных боров Алтайского края в горельниках и под естественными лесными ценозами
Введение к работе
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 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:
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.
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.
4) Выявить влияние дюнно-увалистого мезорельефа района
исследований на гидротермические режимы дерново-подзолистых почв.
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.
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 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.
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 являются одной из причин изменения
гидротермического режима и теплофизического состояния 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 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)
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 СВ. Макарычеву и научному консультанту профессору И.Т. Трофимову за постоянное внимание, поддержку и помощь при выполнении работы, А.А. Левину и А.Г. Болотову за помощь в проведении научных исследований.
Методы определения теплофизических свойств и режимов почвенного профиля
Методы определения теплофизических характеристик почвы можно разделить на две категории: расчетные и экспериментальные. Ряд авторов (Колмогоров, 1950; Каганов, Чудновский, 1953; Цейтин, 1956) считают, что расчетные методы определения коэффициентов температуропроводности и теплопроводности являются наиболее простыми и удобными. Обычно используется метод анализа температурной волны, изменение которой в почве считается синусоидальным. При этом с учетом естественного распределения температур почвы по глубине и во времени (по запаздыванию фаз) коэффициент температуропроводности рассчитывается по уравнению: где t — температура почвы; т - время; z - глубина почвы. Этот способ расчета температуропроводности почвы имеет недостатки. Д.Л. Лайхман (1947) указывает на то, что изменение температуры на поверхности почвы нельзя считать синусоидальным. Вместо запаздывания фаз с глубиной А.Н. Колмогоров (1950) предложил использовать явление затухания по профилю почвы амплитуды гармонических колебаний температуры в течение суток. Г.Х. Цейтин (1956) рекомендует вычислять коэффициент температуропроводности почв по осредненным температурам, однако отмечает, что для мерзлых (а следовательно, и влажных) почв этот способ расчета применить нельзя из-за наличия внутренних источников тепла (скрытой теплоты плавления или парообразования). Таким образом, расчетные методы лишь приближенно отражают процесс теплопередачи в почве, так как в некоторых из них суточные и годовые температуры считаются гармоническими (синусоидальными), а в других не учитывается изменение объемного веса и влажности реальной почвы. Эти методы не учитывают влияние фазовых превращений влаги на теплофизические свойства почвы.
Однако из-за отсутствия экспериментальных данных расчетные методы используются в теплофизике почв. Наиболее перспективными являются экспериментальные методы определения теплофизических коэффициентов почв. Они подразделяются на две принципиально различные группы: стационарные и нестационарные (Чудновский , 1948; Шевельков, 1960), что обусловлено особенностями температурных полей, формирующихся при исследовании теплофизических свойств. Стационарные методы основаны на закономерностях постоянного во времени температурного поля. При этом тепловой поток, проходящий через исследуемый объект, сохраняется постоянным по величине и по направлению. Изменение температуры в направлении потока тепла описывается линейной зависимостью, а температурный градиент в объеме всего образца не меняется. В связи с этим, исходя из закона Фурье (Лыков, 1952; Фриш, Тиморева, 1968), утверждающего, что тепловой поток пропорционален градиенту температуры, можно определить коэффициент теплопроводности по уравнению: где q — поток тепла; V — градиент температуры. Следовательно, чтобы определить коэффициент теплопроводности почвы по уравнению (14), нужно измерить тепловой поток и температурный градиент. Существующие стационарные методы отличаются друг от друга размещением нагревателей, конструкцией применяемых приборов, формами и размерами испытуемых образцов и т.д.
Они позволяют наиболее точно определить коэффициент теплопроводности образцов. Однако сложная аппаратура, большая продолжительность опытов и возможность определения только коэффициента теплопроводности и только в образцах, находящихся в сухом состоянии, существенно ограничивают применение стационарных методов. Поэтому в настоящее время в теплофизике широко распространены нестационарные методы определения теплофизических коэффициентов, основанные на закономерностях нестационарного теплового потока. Они подразделяются на три группы. Одну из них составляют методы регулярного теплового режима, разработанные Г.М. Кондратьевым и его учениками (Кондратьев, 1954). Регулярным режимом считают случаи, когда тело вступает в упорядоченное тепловое состояние, характеризующееся определенной закономерностью изменения температуры любой точки тела.
Приборная база, использованная при изучении теплофизического состояния почв
Исследуемые почвенные образцы имеют форму прямоугольного параллелепипеда размерами 50x50x100 мм3. В центральной части образца размещается источник тепла, а на расстоянии 8-10 мм от него, датчик температуры. В отличие от датчиков температуры, применяемых в установке (Макарычев, 1996) нами использован точечный датчик, размещенный непосредственно в толще исследуемого образца (Болотов, Макарычев, 2002). При исследовании ТФХ почвы в зависимости от температуры образцы помещаются в термокамеру. Постоянство температуры обеспечивает автоматический термостат. Автоматизированная система позволяет одновременно измерять теплофизические характеристики восьми почвенных образцов. Плоский источник тепла выполнен из константановой проволоки диаметром 0,1 мм в виде спирали с шагом 1 мм, заключенной между металлическими пластинами. Пластины служат для увеличения механической прочности нагревателя и обеспечения равномерности теплового потока. Постоянство потока тепла от нагревателя в исследуемый образец обеспечивается стабилизированным источником питания, выполненным наТЫ31 (Texas Instruments Incorporated, 1999). Управление работой нагревателей осуществляют транзисторные ключи 3, открываемые сигналами, поступающих с демультиплексора. 5. В качестве датчиков температуры использованы точечные полупроводниковые диоды. Датчики температуры поочередно подключаются к входу аналого-цифрового преобразователя 4 коммутатором 2. Коммутатор и демультиплексор реализованы на цифро-аналоговых мультиплексорах К561КП2. Адрес, соответствующий номеру включаемого канала, поступает с ПЭВМ. В качестве преобразователя напряжения датчика в код применен 16-разрядный сигма-дельта АЦП AD7715 фирмы Analog Devices (Analog Devices Incorporated, 2000). Управлением АЦП и нагревателями осуществляет персональный компьютер совместимый с IBM PC через LPT- порт по входам DRDY, CS, SCLK, DIN и RESET.
Программное обеспечение написано на языке высокого уровня BORLAND PASCAL. Устройство работает следующим образом. После включения компьютера, управляющая программа настраивает LPT- порт для правильной работы AD7715 в соответствии с диаграммами (рис. 3 и рис.4). Особо нужно отметить то, что при включении ПЭВМ формирует сигнал сброса АЦП по входу RESET. Хотя в фирменном описании на микросхему ничего не сказано о необходимости реализации такого сброса, практика показала, что обычная цепь сброса, содержащая резистор и конденсатор соответствующих номиналов, не в состоянии надежно сбросить АЦП, и он может не заработать при подаче питания. После сброса АЦП ожидает запись в регистр связи. По линии DATA IN ПЭВМ записывает в этот регистр код в соответствии с протоколом (рис.3), определяющий коэффициент усиления встроенного усилителя, частоту дискретизации, операцию чтения 16-ти разрядного регистра данных и переходит в режим опроса линии DRDY, которая становится активной при завершении процесса преобразования. После этого данные считываются в компьютер по линии DATA OUT в соответствии с протоколом (рис.4). Все необходимые сигналы формируются на линиях порта программным способом. Некоторые входные параметры вводятся с клавиатуры компьютера: число исследуемых образцов, номер исследуемого образца, расстояние между нагревателем и датчиком температуры, время действия источника тепла. Организация эксперимента выглядит следующим образом.
Подготовленные почвенные образцы с размещенными нагревателями и датчиками температуры, помещают в термокамеру. Регулятором термостата устанавливают температуру, при которой будут производиться исследования. Эксперимент начинается с запуска управляющей программы. После установления постоянной температуры в термокамере, устройство автоматически измеряет теплофизические характеристики почвенных образцов. Полученные в результате эксперимента значения температуропроводности, теплопроводности и теплоемкости выводятся на экран монитора и сохраняются в файле на жестком диске. Цилиндрический зонд и его использование для комплексного определения теплофизических коэффициентов в полевых условиях Определение теплофизических характеристик почвы в полевых условиях методом цилиндрического зонда основывается на аналитическом описании температурного поля, создаваемого действием постоянного бесконечно длинного линейного источника тепла в неограниченной среде. В большинстве работ данный метод применяется для определения коэффициента теплопроводности грунтов, почв, сыпучих веществ, теплоизоляционных материалов, жидкостей и газов. Нами был использован портативный прибор для измерения ТФХ почв в их естественном сложении, разработанный СВ. Макарычевым (1996) и усовершенствованный А.Г. Болотовым (2003). В отличие от раннее созданных устройств этот прибор отличается выгодной простотой, экономичностью; имеет меньшие габариты и массу. Указанные преимущества достигаются в основном за счет применения современной элементной базы.
Общая характеристика дерново-подзолистых почв юго-западной части сосновых боров Алтайского края
Почвенный покров в ленточных борах формируется в условиях сухого, резко континентального климата, различного уровня грунтовых вод, на рыхлых тонко- и среднезернистых перемытых и перевеянных с малым содержанием коллоидов, преимущественно кварцевых (содержание БіОг более 90 %) песках. В пристепных участках боровых лент почвообразующими породами служат супеси, суглинки и глины (Вангниц, 1953).
Е.Н. Иванова (1935) почвы ленточных боров называет "боровыми подзолами", не противопоставляя их слабо- и среднеподзолистым почвам лесной зоны, подчеркивая этим, что подзолообразовательный процесс здесь совершается при участии водородного иона.
А.Г. Гаель (1962) полагает, что дерново-подзолистые почвы в ленточных борах Прииртышья, как и в других аналогичных условиях, могут развиваться под воздействием как процесса подзолообразования, так и осолодения. Первый преобладает на более возвышенных позициях в почве на дюнных всхолмлениях и на гривах под сосновыми лесами. Второй доминирует на пониженных участках среди бора. В обоих случаях пески или были совсем перевеяны (древнеаллювиальные) или перевеяны в древнем голоцене. Рельеф таких песков всегда спокойный и ровный. На песках же позднеголоценовои и современной фазы дефляции, где почвообразовательный процесс развивался под воздействием боровой и степной растительности в редкостойных, часто подвергавшихся пожарам, борах, преобладают слабосформированные дерново-боровые почвы, характеризующиеся малой мощностью гумусового горизонта (А]), отсутствием подзолистого горизонта (А2) и ортзандовых прослоек, т. е. слабой диффернциацией почвенного профиля, что объясняется относительной молодостью таких почв.
Все разнообразие почвенного покрова лесной площади ленточных боров можно разделить на следующие наиболее характерные разновидности (Смирнов, 1966).
Боровые почвы дерново-подзолистого типа. Скрыто- и слабоподзолистые маломощные песчаные неразвитые почвы высоких бугров, дюн, гряд и барханов, непрерывного и периодически промывного типа. Характерны в основном для южной и средней частей ленточных боров, где ими занято 15-20% общей лесной площади. Слабоподзолистые маломощные почвы вершин и верхних частей склонов средних по высоте песчаных всхолмлений и нижних частей склонов высоких бугров, дюн, барханов периодически промывного типа. Распространены преимущественно в южной и средней частях боров, занимая здесь около 25-30% лесной площади.
Перегнойно-подзолистые (подзоловидные) пылевато-песчаные почвы по хорошо выраженным междюнным замкнутым западинам ("барханы") распространены преимущественно в южной и средней частях Барнаульской ленты и занимают в среднем около 1 % лесной площади. Перегнойно-подзолисто-глеевые почвы по пониженным равнинным, слабоволнистым участкам и неглубоким плоским понижениям относятся к тому же высотному и смешанному типу, что и почвы предыдущие. Распространены по всем ленточным борам, занимают около 5 % лесной площади. На юго-западе края боровые лощины, веерообразно разветвляясь, образуют область древних песчаных дельт, занимающих в рельефе господствующее положение по отношению к прилегающим равнинам, сложенным более тяжелыми осадочными породами. Боры здесь имеют более ксерофильный облик. Озер и болот немного; последние расположены локально в замкнутых понижениях (Алтайский край. Атлас, 1978). Материнскими породами для почв служат тонко- и среднезернистые рыхлые пески. Грунтовые воды залегают близко (исключая юго-западную древнедельтовую часть) - на глубине 2-3 и 4 м (Почвы Алтайского края, 1959). Резюмируя вышесказанное, можно сделать вывод, что почвы сосновых ленточных боров Алтайского края представлены главным образом дерново-подзолистыми почвами. Эти почвы до настоящего времени слабо изучены. Наиболее ранней работой по этим почвам являются отчёты И.П. Выдрина и З.И. Ростовского, где они эти почвы называют боровыми песками (Почвы Алтайского края, 1959). Боровые пески также упоминаются в работе К.П. Горшенина (1955). Дерново-подзолистые почвы юго-западной части ленточных боров изучены И.Т. Трофимовым (2001). Горизонт А Основным компонентом илистого материала является диоктоэдрическая слюда. Помимо слюды отмечается трудно диагностируемые несовершенные каолиниты, а также сильно трансформируемый хлоритовый минерал (хлорит-смектит). Для образца в целом характерен высокий рентгеновский фон и, вследствии этого, незначительная интенсивность всех рефлексов минералов, включая доминирующие гидрослюды. Горизонт А1А2 Основным компонентом фракции ила являются ди-триоктаэдрические слюды, отличающиеся значительной интенсивностью всех рефлексов. В подчинённом количестве отмечаются гидробиотит, хлорит, каолинит, смешанно-слойные образования хлорит-смектитового типа. Неглинистые минералы представлены полевыми шпатами, высокодисперсным кварцем и амфиболом.
Теплофизические свойства дерново-подзолистых почв юго-западной части ленточных боров Алтайского края в горельниках и под естественными лесными ценозами
В главе 3 было отмечено, что дерново-подзолистые почвы, расположенные на территории Угловского района относятся к песчаным разновидностям. В гранулометрическом составе основная доля (до 80 - 90 %) принадлежит крупному и среднему песку. От 10 до 20 % представлено мелким песком. Глинистых частиц мало. В большинстве горизонтов, как на контроле, так и в горельнике их 3-4 %. Илистых частиц в этих почвах также незначительное количество. Количество гумуса в дерново-подзолистых почвах под ленточными борами в сухостепной зоне в горизонте Ai около 1,5 %. С глубиной его содержание быстро уменьшается и в почвообразующей породе его нет совсем. Указанные 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 влагоёмкости (ПВ) (табл.9). Исследованные дерново-подзолистые почвы имеют высокую плотность по всему профилю. Уже в верхнем горизонте на контроле она составляет 1460 кг/м , а на горельнике 1370 кг/м . В иллювиальном горизонте В уплотнение профиля максимально и достигает в этих разрезах 1590 и 1630 кг/м соответственно.
Гранулометрический состав, гумус и плотность сложения генетических горизонтов определили распределение теплофизических коэффициентов в профиле дерново-подзолистой почвы в абсолютно-сухом состоянии (табл. 10 и рис.8,9). Как видно из табл.10 и рис.8, 9 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 почвообразующей породе опять увеличивается до 0,408x10" м/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 Аг и В, в которых она достигает 2,1x106 Дж/(м К). В силу меньшей уплотненности горизонта Aj здесь наименьший коэффициент тегагааккумуляции. По теплопроводности же генетические горизонты этих разрезов достаточно близки. В них теплопроводность лежит в пределах 0,5 - 0,7 Вт/(мК). В почвах наиболее динамичным показателем, который определяет комплекс теплофизических коэффициентов является влага. Поэтому нами в лабораторных условиях была смоделирована различная степень почвенного увлажнения на образцах ненарушенной структуры и измерены объемная теплоемкость, а также тепло- и температуропроводность. Результаты этих исследований представлены в Приложениях 4,5, в табл. 11, на рис. 10,11. Характер зависимостей a=f(U), X=f(U), Cp=f(U) (табл. 11) подтверждает полученные ранее СВ. 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 несколько иными.
В Угловском лесничестве гранулометрический состав почвы представлен почти чистым песком, поэтому коэффициенты температуропроводности очень динамичны, возрастая 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. Максимальные значения температуропроводности наблюдаются в малогумусных, менее дисперсных и слабее уплотненных генетических горизонтах Ai и Аг. 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. Коэффициент теплоусвояемости при малых влажностях увеличивается довольно быстро, затем характер его изменений становится линейным Кривые на рис. 10,11 расположены достаточно плотно, что характеризует профиль дерново-подзолистой почвы на контроле как равномерный и по теплоусвоению.
