Теплофизическое состояние почв и совершенствование инструментальной базы для его исследований

• Автор: Болотов, Андрей Геннадьевич
• Шифр специальности: 06.01.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 148 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. МЕТОДОЛОГИЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ

СВОЙСТВ И РЕЖИМОВ ПОЧВЕННОГО ПРОФИЛЯ

1Л. Современное состояние вопроса

1.2. Теплопроводность почвенных фаз

1.3. Характеристика методов определения теплофизических свойств

почвы
1.4. Использование зондовых методов для исследования теплофизического состояния почвенного профиля

ГЛАВА 2. ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ БАЗА ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ

ИССЛЕДОВАНИЙ ПОЧВЫ
2 Л. Автоматизированная установка для определения теплофизических коэффициентов почвы в лабораторных условиях
2.2. Прибор для измерения теплофизических свойств почвы в поле.
2.3. Почвенный электротермометр
2.4. О погрешностях измерения теплофизических характеристик материалов
ГЛАВА 3. АПРОБАЦИЯ ПРИБОРНОЙ БАЗЫ НА ПРИМЕРЕ ВЫЩЕЛОЧЕННЫХ ЧЕРНОЗЕМОВ АЛТАЙСКОГО ПРИОБЬЯ
ГЛАВА 4. ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И РЕЖИМЫ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ ЛЕНТОЧНЫХ БОРОВ ЮГО-ЗАПАДА
АЛТАЙСКОГО КРАЯ
4.1. Природные условия образования дерново-подзолистых почв в ложбинах древнего стока Алтайского края

4.2. Общие физические свойства и теплофизическая характеристика дерново-подзолистых почв сухой степи
4.3. Динамика теплофизических характеристик в профиле дерново-подзолистых почв под сосновым лесом в течение вегетации
4.4. Режимы тепла в дерново-подзолистых почвах под сосновым лесом в зависимости от элементов рельефа
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы.
Теплофизическое состояние почв определяется комплексом термических коэффициентов (объемной теплоемкостью,
температуропроводностью, теплопроводностью и теплоусвояемостью), а также температурным режимом, складывающимся в почвенном профиле.
В свою очередь теплофизические показатели являются функцией целого ряда почвенно- физических факторов, таких как гранулометрический состав, влажность, плотность и другие. Это обусловливает неоднородность почв по теплофизическим свойствам.
Однако термические характеристики почв большинства регионов России почти не изучены. Это относится и к ряду районов Алтайского края и, прежде всего, к дерново-подзолистым почвам сухостепной зоны, на которых произрастают реликтовые сосновые боры. С 1997 года они подвергаются интенсивному пирогенному воздействию, что в условиях сухих степей вызывает проявление процессов опустынивания (Парамонов, Ишутин, 1999). Поэтому восстановление сосновых лесов в настоящее время весьма актуально. Но естественный процесс лесовосстановления 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.
Температуру и теплофизические коэффициенты почвы чаще всего определяют экспериментально, используя соответствующую приборную базу. Сегодня она практически отсутствует. В России, за редким исключением, не ведутся исследования теплофизических характеристик почвенного покрова.
Поэтому совершенствование и создание приборов с использованием новейших достижений электроники, которые позволили бы проводить мониторинг теплофизических и гидротермических режимов в почвенном профиле, на сегодняшний день остаются актуальными.

°Р = %-9>'ср (47)

Зависимость фа от параметра ср0=р,/г„, дается выражением

<Ра =

<Д> 1-%
Значение ф определяется следующим интегралом:
Ф к =
Р е-и
4л/л" „иъ/2 24л
„ -г Г 2<-1>
„ ц1п йц

и рассчитывается по формуле .

// « и
и - —— + —-----------------------------— +
3-1! 5-2! 7-3!

4о(тт - О

= V»;
1 - Фо,
а = ——1п-
1 -т.
Ф СГ =
2ф0 1 - Фо

4й(гш-гн) 2ф>0 1-<р0’ - сра
Для определения зависимости <р от ф0 используются табличные данные.
1.4. Использование зондовых методов для исследования теплофизического
состояния почвенного профиля
Определение теплофизических характеристик почвы в полевых условиях методом цилиндрического зонда основывается на аналитическом