Les caractéristiques du sol lui confèrent certaines propriétés qui affectent le processus de culture des plantes cultivées. Considérons les types de propriétés thermiques du sol : capacité d'absorption thermique, capacité thermique, conductivité thermique. Quelles pourraient être les sources de chaleur pour celui-ci, ainsi que le régime thermique et ses types : gel et non gel.
Sources possibles de chaleur dans le sol
La principale source de chaleur pénétrant dans le sol est le rayonnement solaire, qui est direct et diffus.L'intensité du rayonnement dépend de la latitude et de l'altitude de la zone, de la teneur en dioxyde de carbone de l'atmosphère et de sa transparence.
L'énergie absorbée est ensuite transférée soit vers l'atmosphère, soit vers les couches inférieures. La direction de la chaleur dépend de la température du sol et de l’air. Si le sol est plus chaud et l’air plus froid, la chaleur s’échappera dans l’atmosphère. Avec une grande absorption de chaleur, le sol se réchauffe et l'énergie thermique commence à s'écouler. Plus la différence de température entre les couches supérieure et inférieure est grande, plus le taux d'entrée de chaleur est élevé.
La quantité d'énergie solaire qui pénètre dans le sol dépend de la zone climatique, des conditions météorologiques, des caractéristiques du relief, de la couleur, de ses propriétés thermiques et physiques et de la densité de la végétation.
Il existe également des sources de chaleur - l'énergie libérée lors de la décomposition des résidus végétaux situés en surface ou dans la couche supérieure, et l'énergie transférée depuis l'air.
Une très petite quantité de chaleur pénètre dans le sol en provenance de la Terre et de la désintégration radioactive des éléments, mais elle est pratiquement insignifiante.
Comment déterminer
La quantité de chaleur contenue dans le sol dépend de nombreux facteurs. L'eau est un composant du sol à forte intensité thermique, donc un sol humide met plus de temps à se réchauffer qu'un sol sec. Mais le refroidissement prend également plus de temps. Les sols argileux humides mettent le plus de temps à se réchauffer au printemps, les sols sableux mettent le plus de temps à se réchauffer, mais à l'automne, c'est l'inverse qui se produit : les sols argileux sont plus chauds en raison d'un refroidissement lent.
La conductivité thermique dépend de la teneur en air dans les pores. Plus le sol est meuble, plus il se réchauffe vite, et vice versa, un sol dense se réchauffe plus lentement. La quantité d'humus affecte également les propriétés thermiques : les sols fertiles retiennent la chaleur plus longtemps, les sols pauvres la perdent plus rapidement. La végétation en été et la neige en hiver retiennent la chaleur et contribuent à la retenir dans le sol.
Pour la plupart des plantes cultivées, la température favorable à la croissance est de 20 à 25 °C. S'il fait plus de 30 °C, le développement est inhibé. Une augmentation des températures acceptables entraîne une forte augmentation du rythme respiratoire et un gaspillage de matière organique, ce qui entraîne une réduction du volume de masse verte. Des températures du sol supérieures à 50-52 °C entraînent la mort des plantes.
Pour une croissance normale des plantes, une certaine quantité de chaleur est nécessaire ; en agriculture, une valeur appelée somme des températures actives est utilisée. Il s’agit de tous les jours de la saison de croissance où la température diurne était supérieure à 10 °C.
La chaleur du sol est nécessaire non seulement aux plantes, mais aussi aux micro-organismes. Ils sont affectés négativement par le froid et la chaleur excessive ; tous deux conduisent à la suspension de l’activité vitale des bactéries et du biote. La température optimale est de 15 à 20 °C, des écarts mineurs sont acceptables.
Propriétés thermiques
Cette catégorie de caractéristiques comprend : la capacité d’absorption thermique du sol, la capacité thermique et la conductivité thermique.
Capacité d'absorption de chaleur
C'est la capacité du sol à absorber l'énergie solaire. Le rayonnement n’est pas complètement absorbé ; une partie est réfléchie. La capacité d'absorption de chaleur est déterminée par la valeur d'albédo (A). Il est exprimé comme la quantité de rayonnement solaire réfléchie par la surface du sol et présenté sous forme de pourcentage du volume de rayonnement solaire qui a atteint le sol.
Plus l’albédo est bas, plus le sol peut absorber de chaleur. La capacité d’absorption de chaleur dépend de la couleur du sol, de sa teneur en humidité, de sa structure, de la topographie de la surface et de la densité de la végétation. Les sols sombres se réchauffent plus rapidement que les sols clairs.
Capacité thermique
Cette caractéristique est définie comme le poids et le volume. La capacité thermique en poids est la quantité de chaleur, mesurée en calories, qui doit être dépensée pour chauffer 1 g de sol sec de 1 °C. La capacité thermique volumétrique est la chaleur qui peut être utilisée pour chauffer 1 mètre cube. voir à 1 °C.
La valeur de la capacité thermique varie en fonction de la teneur en humidité et en air du sol. Lorsqu’elle est mouillée, sa capacité thermique sera plus élevée que lorsqu’elle est sèche. Un sol argileux aura une capacité thermique plus élevée qu’un sol sableux car il contient moins d’air.
Conductivité thermique
Il s’agit de la capacité du sol à conduire la chaleur des couches supérieures, où la température est plus élevée, vers les couches inférieures, plus froides. Le transfert de chaleur s'effectue à travers les phases solide et liquide du sol et se mesure en quantité de chaleur exprimée en calories. La conductivité thermique du sol est mesurée par la quantité de chaleur qui traverse un cube. cm de sol en 1 s.
Régime thermique du sol et ses types
Différentes zones climatiques ont des régimes thermiques différents. Sur la base de deux indicateurs - la température annuelle moyenne et la nature du gel - tous les sols sont divisés en 4 types.
Pergélisol
Ce régime thermique se produit dans les sols situés dans la zone de pergélisol. Le sol dégèle pendant la période annuelle chaude et gèle complètement en hiver.Les températures à une profondeur de 20 cm et les températures moyennes annuelles sont inférieures à zéro.
Congélation saisonnière
En été, le sol dégèle, gèle profondément en hiver, jusqu'à une profondeur d'au moins 1 m. La durée du gel est d'au moins 5 mois par an. La température annuelle moyenne du sol est supérieure à zéro, mais en janvier, à une profondeur de 20 cm, elle est inférieure à zéro.
Congélation saisonnière
Il gèle peu en hiver et dégèle pendant les périodes chaudes. La durée du gel varie considérablement - de plusieurs jours à 5 mois. Le froid peut pénétrer jusqu'à une profondeur ne dépassant pas 2 m. La température annuelle moyenne du sol est supérieure à zéro, mais en janvier, à une profondeur de 20 cm, elle est inférieure à zéro.
Antigel
Les sols ne gèlent pas même en hiver. La température est toujours positive, aussi bien à une profondeur de 20 cm qu'à la température moyenne annuelle.
Le régime thermique du sol détermine l'intensité et la direction des processus de formation du sol. La durée de la saison de croissance, la composition spécifique et la productivité de la végétation, le nombre de micro-organismes et l'intensité de leur travail, qui affecte le taux de formation d'humus, le volume de matière organique et l'intensité des réactions chimiques, dépendent de caractéristiques du régime.
