Гидротермический режим почв

Правильный водный баланс и тепло — экологические факторы, которые играют значительную роль в жизни экосистемы^[3]. К параметрам гидротермического режима, которые, в свою очередь, способны оказывать влияние на природные процессы, относятся влажность, температура поверхности почвы, температура корнеобитаемого слоя почвы^[4].

Гидротермический режим в почвенном профиле в существенной степени определяется конкретным видом почвы: данные по чернозёму, дерново-подзолистой, серой лесной и другим видам почвы различны^[3].

Может выступать в качестве фактора развития эрозионных процессов^[5].

Если говорить о лесных зонах, влажность оказывает существенное влияние на процессы естественного возобновления леса, формирование древостоев и сам факт существования древесных пород^[3][4]. При этом влага может находиться в трёх формах: почвенная влага, водяные пары в атмосфере, осадки. Максимальное влияние оказывают именно осадки — дожди и снегонакопление в зимнее время года^[3].

В целом, необходимый годовой минимум осадков, по данным исследователей, находится в пределах 150—700 мм — точные цифры зависят от конкретного региона. Например, в умеренном климате произрастание древесных пород возможно при минимальных осадках 400 мм^[3].

Значение имеет и то, в какое время вегетации осадки выпадают. Благодаря им, растения получают не только влагу, но и пищевые компоненты из атмосферы: минеральные вещества, соли аммиака, азотной кислоты и др^[3].

Зимой снежный покров аккумулирует зимние осадки и весной является одним из ключевых источников водного питания почвы^[6][7]. В малоснежные годы в условиях минимальных снегозапасов даже небольшие потери талых вод отрицательно сказываются на пополнении запасов почвенной влаги. В случае, когда в холодное время года при промерзании из-за свободной влаги формируется льдистый экран, во время снеготаяния в почве образуется непромывной водный режим^[5].

Недостающая или избыточная влажность усложняют гумификацию. В условиях водозастойного режима избыточная влажность способствует консервации органических веществ на различных стадиях разложения в виде перегнойных или торфяных горизонтов в полугидроморфных и гидроморфных почвах^[2].

Оптимальным считается чередование влажных периодов с сухими: так, во влажные периоды усиливаются процессы разложения и гумификации, в то время как в сухие происходит закрепление продуктов гумификации твёрдой фазой почвы^[2].

Для растений большую роль играет микроклимат приземного слоя атмосферы и почвы: теплопередача осуществляется за счёт молекулярной теплопроводности, конвекции, теплового излучения, передачи тепла через влагу^[8][9][10].

К примеру, для произрастания древесных пород идеален тот тепловой режим, который обеспечивает необходимым количеством тепла все биологические процессы. Разные фазы развития растений — прорастание семян, цветение, созревание плодов — требуют различного термического режима. Считается, что в средней степени к теплу требователен черешчатый дуб, малотребовательны — берёза и ель^[3].

Интересный факт заключается в том, что режим почвы крепко связан с температурой её поверхности. Во время вегетации температура почвенной поверхности в лесу из-за преобладающей затенённости оказывается ниже температуры открытого пространства. При этом под хвойными еловыми насаждениями эта разница выше, чем под лиственными берёзовыми^[3].

В термическом режиме лесных почв резких перепадов в течение суток, как правило, не наблюдается^[3].

В контексте естественного лесовозобновительного процесса высокая температура корнеобитаемых слоёв почвы может оказать отрицательное влияние на процессы формирования корневых систем самосева первого года к концу вегетационного периода — это связано с тем, что к тому времени корневая система выходит за пределы поверхностного слоя почвы, и на её развитие влияет уже температурный режим более глубоких слоев почвы. Влажность поверхностного слоя оказывает влияние на процессы прорастания всходов и их успешного развития в начале жизни растения^[4].

В холодное время года большое значение имеет снежный покров. Ввиду своих свойств и особенностей снег значительно меняет радиационный и тепловой баланс подстилающей поверхности, предохраняя почву от выхолаживания, а зимующие растения от вымерзания. Высота снежного покрова — это значимый показатель при оценке глубины и степени промерзания почвы^[6][7]. На скорость промерзания почвы влияет время формирования постоянного снежного покрова: наибольшая глубина промерзания, как правило, отмечается при более позднем его установлении^[5].