Die Eigenschaften des Bodens verleihen ihm bestimmte Eigenschaften, die den Wachstumsprozess von Kulturpflanzen beeinflussen. Betrachten wir die Arten der thermischen Eigenschaften des Bodens: Wärmeaufnahmefähigkeit, Wärmekapazität, Wärmeleitfähigkeit. Was könnten die Wärmequellen dafür sein, sowie das thermische Regime und seine Arten: Gefrieren und Nicht-Gefrieren.
Mögliche Wärmequellen im Boden
Die Hauptwärmequelle, die in den Boden gelangt, ist die Sonnenstrahlung, die aus direkter und diffuser Strahlung besteht.Die Intensität der Strahlung hängt von der Breite und Höhe des Gebiets, dem Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre und ihrer Transparenz ab.
Die absorbierte Energie wird dann entweder an die Atmosphäre oder an die unteren Schichten abgegeben. Wohin die Wärme geleitet wird, hängt von der Boden- und Lufttemperatur ab. Wenn der Boden wärmer und die Luft kälter ist, entweicht Wärme in die Atmosphäre. Bei einer großen Wärmeaufnahme erwärmt sich der Boden und die Wärmeenergie beginnt nach unten zu fließen. Je größer der Temperaturunterschied in der oberen und unteren Schicht ist, desto größer ist die Geschwindigkeit des Wärmeeintrags.
Die Menge an Sonnenenergie, die in den Boden gelangt, hängt von der Klimazone, dem Wetter, den Reliefmerkmalen, der Farbe, seinen thermischen und physikalischen Eigenschaften sowie der Vegetationsdichte ab.
Es gibt auch Wärmequellen – Energie, die bei der Zersetzung von Pflanzenresten an der Oberfläche oder in der oberen Schicht freigesetzt wird, und Energie, die aus der Luft übertragen wird.
Aus dem Erdinneren und durch den radioaktiven Zerfall von Elementen gelangt nur eine sehr geringe Menge Wärme in den Boden, die jedoch praktisch unbedeutend ist.
So ermitteln Sie
Wie viel Wärme im Boden ist, hängt von vielen Faktoren ab. Wasser ist ein wärmeintensiver Bestandteil des Bodens, daher braucht nasser Boden länger zum Aufwärmen als trockener Boden. Allerdings dauert das Abkühlen auch länger. Lehmige, feuchte Böden brauchen im Frühjahr am längsten zum Aufwärmen, sandige Böden brauchen am längsten zum Aufwärmen, aber im Herbst passiert das Gegenteil: Lehmböden sind aufgrund der langsamen Abkühlung wärmer.
Die Wärmeleitfähigkeit hängt vom Luftgehalt in den Poren ab. Je lockerer der Boden, desto schneller erwärmt er sich, und umgekehrt erwärmt sich dichter Boden langsamer. Der Humusgehalt beeinflusst auch die thermischen Eigenschaften; fruchtbare Böden speichern die Wärme länger, schlechte Böden verlieren sie schneller. Vegetation im Sommer und Schnee im Winter speichern die Wärme und tragen dazu bei, sie im Boden zu halten.
Für die meisten Kulturpflanzen liegt die günstige Wachstumstemperatur bei 20-25 °C. Bei mehr als 30 °C wird die Entwicklung gehemmt. Eine Erhöhung der akzeptablen Temperaturen führt zu einem starken Anstieg der Atmungsrate und der Verschwendung organischer Substanz, was zu einer Verringerung des Volumens der grünen Masse führt. Bodentemperaturen über 50–52 °C führen zum Absterben der Pflanzen.
Für ein normales Pflanzenwachstum ist eine bestimmte Wärmemenge erforderlich, in der Landwirtschaft wird ein Wert verwendet, der als Summe der aktiven Temperaturen bezeichnet wird. Dies sind alle Tage der Vegetationsperiode, an denen die Temperatur tagsüber über 10 °C lag.
Bodenwärme wird nicht nur von Pflanzen, sondern auch von Mikroorganismen benötigt. Sie werden durch Kälte und übermäßige Hitze negativ beeinflusst; beides führt zur Einstellung der lebenswichtigen Aktivität von Bakterien und Biota. Die optimale Temperatur liegt bei 15-20 °C, geringfügige Abweichungen sind akzeptabel.
Thermische Eigenschaften
Zu dieser Eigenschaftskategorie gehören: Wärmeaufnahmefähigkeit des Bodens, Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit.
Wärmeaufnahmevermögen
Dies ist die Fähigkeit des Bodens, Sonnenenergie zu absorbieren. Die Strahlung wird nicht vollständig absorbiert, ein Teil davon wird zurückreflektiert. Das Wärmeaufnahmevermögen wird durch den Albedowert (A) bestimmt. Sie wird als Menge der Sonnenstrahlung ausgedrückt, die von der Bodenoberfläche reflektiert wurde, und wird als Prozentsatz der Menge der Sonnenstrahlung dargestellt, die den Boden erreicht hat.
Je niedriger die Albedo, desto mehr Wärme kann der Boden aufnehmen. Die Wärmeaufnahmefähigkeit hängt von der Farbe des Bodens, seinem Feuchtigkeitsgehalt, seiner Struktur, der Oberflächentopographie und der Vegetationsdichte ab. Dunkle Böden erwärmen sich schneller als helle Böden.
Wärmekapazität
Dieses Merkmal wird als Gewicht und Volumen definiert. Die Gewichtswärmekapazität ist die in Kalorien gemessene Wärmemenge, die aufgewendet werden muss, um 1 g trockenen Boden um 1 °C zu erwärmen. Die volumetrische Wärmekapazität ist die Wärme, die zum Erhitzen von 1 Kubikmeter genutzt werden kann. siehe bei 1 °C.
Der Wert der Wärmekapazität variiert je nach Feuchtigkeits- und Luftgehalt im Boden. Im nassen Zustand ist die Wärmekapazität höher als im trockenen Zustand. Lehmboden hat eine höhere Wärmekapazität als Sandboden, da er weniger Luft enthält.
Wärmeleitfähigkeit
Dabei handelt es sich um die Fähigkeit des Bodens, Wärme von den oberen Schichten, in denen die Temperatur höher ist, in die unteren, kälteren Schichten zu leiten. Die Wärmeübertragung erfolgt durch die feste und flüssige Phase des Bodens und wird in der in Kalorien ausgedrückten Wärmemenge gemessen. Die Wärmeleitfähigkeit des Bodens wird anhand der Wärmemenge gemessen, die durch einen Würfel fließt. cm Boden in 1 s.
Bodenwärmeregime und seine Arten
Unterschiedliche Klimazonen haben unterschiedliche thermische Regime. Basierend auf zwei Indikatoren – der durchschnittlichen Jahrestemperatur und der Art des Gefrierens – werden alle Böden in 4 Typen unterteilt.
Permafrost
Dieses thermische Regime tritt in Böden auf, die sich in der Permafrostzone befinden. Während der warmen Jahreszeit taut der Boden auf und gefriert im Winter vollständig.Die Temperaturen liegen in 20 cm Tiefe und die durchschnittlichen Jahrestemperaturen unter Null.
Lange saisonale Frostgefahr
Im Sommer taut der Boden auf, im Winter gefriert er tief, bis zu einer Tiefe von mindestens 1 m. Die Gefrierdauer beträgt mindestens 5 Monate im Jahr. Die durchschnittliche jährliche Bodentemperatur liegt über Null, im Januar jedoch in einer Tiefe von 20 cm unter Null.
Saisonal eiskalt
Im Winter gefriert es flach und taut in warmen Perioden auf. Die Dauer des Einfrierens variiert stark – von mehreren Tagen bis zu 5 Monaten. Kälte kann bis zu einer Tiefe von maximal 2 m eindringen. Die durchschnittliche jährliche Bodentemperatur liegt über Null, im Januar jedoch in einer Tiefe von 20 cm unter Null.
Frostschutzmittel
Auch im Winter gefrieren die Böden nicht. Die Temperatur ist immer positiv, sowohl in einer Tiefe von 20 cm als auch bei der durchschnittlichen Jahrestemperatur.
Das thermische Regime des Bodens bestimmt die Intensität und Richtung der Bodenbildungsprozesse. Die Dauer der Vegetationsperiode, die Artenzusammensetzung und Produktivität der Vegetation, die Anzahl der Mikroorganismen und die Intensität ihrer Arbeit, die sich auf die Geschwindigkeit der Humusbildung, das Volumen der organischen Substanz und die Intensität chemischer Reaktionen auswirkt, hängen davon ab Merkmale des Regimes.
