Архангельская Татьяна Александровна

Исследован зимний температурный режим почв туфурового поля, сформировавшихся на гажевых отложениях первой надпойменной террасы, и темногумусовой почвы, сформировавшейся в условиях, более близких к зональным. Температуру атмосферного воздуха, под снегом и почвы на глубинах 5–120 см измеряли автономными регистраторами температуры. Температура под снегом зависела от высоты снежного покрова. В середине туфура сумма среднесуточных температур под снегом за период с 10 декабря по 30 марта составила –387°C, а в микропонижении эта сумма была меньше по абсолютной величине и составила –170°C. Температура почвы туфурового микроповышения на разных глубинах была ниже температуры почвы микропонижения между туфурами, а температура почвы в зональных условиях принимала промежуточные значения. Глубина проникновения нулевой изотермы в пределах туфура составила 55 см, микропонижения — 25 см, в зональной почве — 45 см. Микрорельеф туфурового поля является фактором перераспределения снега и формирования неоднородностей высоты снежного покрова и тем самым формирует закономерные расхождения в глубине проникновения нулевой изотермы на различных участках и пространственные неоднородности температурного поля исследованных почв в зимнее время.

Исследованы тепловые свойства верхнего пахотного горизонта урбанозема, отобранного на территории Почвенного стационара МГУ, березового биоугля, а также их смесей. Просеянную через сито 1 мм почву из гор. Апах смешивали с биоуглем в различных долевых соотношениях; содержание биоугля в смесях составляло от 1 до 15% по сухой массе. Почвой, биоуглем и их смесями набивали пластиковые цилиндры высотой 5,1 см и диаметром 7,7 см. Плотность образцов менялась от 1,34 гсм–3 для гор. Апах до 0,28г·см–3 для биоугля. Измерения тепловых свойств проводили зондовым методом, используя прибор TEMPOS с зондом SH-3; расстояние между иглами зонда составляло 0,6 см. Для каждого из шести образцов провели серию измерений при пошаговом изменении влажности образца от максимальной после капиллярного насыщения до минимальной в воздушно-сухом состоянии. При каждом значении влажности для каждого образца тепловые свойства измеряли в десятикратной повторности, последовательно помещая зонд в разные позиции в пределах центральной зоны образца. Теплоемкость, теплопроводность и температуропроводность субстратов закономерно уменьшались с увеличением содержания биоугля во всем диапазоне влажности; наибольшие значения всех тепловых свойств были получены для гор. Апах, наименьшие — для биоугля. Все образцы демонстрировали линейный характер роста объемной теплоемкости с влажностью, причем углы наклона полученных кривых были близки. Рассчитанная по экспериментальным данным удельная теплоемкость почвенной влаги оказалась равной 3406,8 Дж·кг–1К–1, что подтверждает представления о том, что теплоемкость воды в почве меньше теплоемкости свободной воды. Теплопроводность биоугля росла с влажностью почти линейно. Теплопроводность почвы и смесей быстро увеличивалась с влажностью в области 0,03–0,20 см3см–3, затем рост замедлялся, и при увеличении влажности свыше 0,45 см3·см–3 теплопроводность снижалась. Температуропроводность биоугля была очень низкой и почти постоянной во всем диапазоне влажности. Зависимости температуропроводности от влажности для почвы и смесей были сходны с кривыми для теплопроводности, но обладали двумя слабо выраженными максимумами, первый из которых наблюдался при влажности менее 0,20 см3·см–3. Сделан вывод о том, что внесение биоугля в суглинистую почву снижает ее температуропроводность и тем самым стабилизирует температурный режим почвы, уменьшая размах суточных колебаний температуры и замедляя сезонное прогревание. Для городских условий при высоких летних температурах этот эффект можно расценивать как положительный; для регионов с низкой теплообеспеченностью внесение биоугля в почву скорее нежелательно, по крайней мере в контексте ее температурного режима.