Чем прогревается почва

В моей почте нередко встречаются письма, в которых читатели задают один и тот же вопрос: «Нужен ли прогрев почвы и как это лучше сделать?» Отвечу - это в первую очередь должен решить каждый для себя. В регионах, где почва не замерзает зимой, смысла в прогреве нет. Возможно, нет смысла прогревать почву и в регионах, где выпадает много снега. Почва под толстым снеговым покровом остаётся не замёрзшей.

В регионах же с тонким снеговым покровом и холодными зимами расклад другой. Например, в моём регионе почва промерзает в среднем на полтора метра. Бывает, и до трёх метров. Вся эта толща промёрзшей земли достаточно долго оттаивает.

В последние годы - нормальное явление, когда пятисантиметровый верхний слой уже сухой, ниже же - влажная почва, ещё ниже - лёд.

Пока дожидаемся естественного оттаивания почвы, она высыхает. В таких и подобных условиях (для ранней продукции, особенно если продукция идёт на рынок) прогрев почвы желателен. В местах с ещё более коротким летом, чем у меня, тоже желательно прогреть почву.

В почву с температурой ниже 10 градусов большинство огородных культур сажать не стоит. При такой температуре культуры не способны усваивать корневой системой питательные вещества. Даже если воздух уже тёплый. Мало того, при низкой плюсовой температуре многие культуры поражаются болезнями - семена загнивают, ростки картофеля поражаются ризоктониозом.

Собственно, не важно, почему кто-то из огородников решил прогреть почву. Надо прогреть. Как это сделать? Вот тут и становится весьма важным понимание физики.

Говорят: «Землю прогревает воздух». Поверили. Что делать? Воздух же не прогреешь искусственно. Вывод: прогреть почву раньше естественного прогревания невозможно. Следуя логике вышеприведённого утверждения, накрыли почву плёнкой - изолировали от тёплого воздуха атмосферы, следовательно, задержали прогрев почвы. Так это? Наверно, все знают, что не так.

Какой плёнкой стоит накрывать, чтобы ускорить прогрев почвы? Мы привыкли считать, что чёрная плёнка максимально ускоряет прогревание. Но это не так. Всё дело в том, что солнце нагревает именно предметы, а не воздух. Чёрная плёнка на почве не пропускает солнечные лучи к почве, а сама поглощает их. При этом плёнка нагревается. Инфракрасное излучение (тепло) передаётся в атмосферу, нагревая приземный воздух, и передаётся под плёнку, нагревая воздушную прослойку между почвой и плёнкой.

Из курса физики знаем, что воздух - плохой проводник тепла. Поэтому прогрев почвы под чёрной плёнкой будет задерживаться даже по сравнению с открытыми грядками.

Накрываем грядку прозрачной плёнкой. Плёнка не поглощает солнечные лучи, а по максимуму пропускает их к почве. Почва, поглощая солнечную радиацию, нагревается. За счёт плёнки в этом случае нет контакта с холодным ещё воздухом атмосферы, почва прогревается, быстрей, чем открытая.

Но потери тепла почвой всё же происходят, и особенно ночью. Прозрачная плёнка не способна сдержать инфракрасное излучение (тепло). Тепло уходит на нагрев атмосферы.

Этого можно избежать - накрыть на ночь почву серебристой или белой плёнкой. Тогда почти всё тепло, накопленное за день, останется в почве. Наша почва прогреется намного быстрей.

Серьёзные проблемы можно получить летом в «жарких» регионах, если поверить, что землю нагревает воздух. Не учитывая, что почва нагревается солнцем, мы можем создать своим культурам условия «раскалённой сковороды», о которых уже несколько лет говорит Б. А. Бублик. Открытая почва поглощает солнечные лучи, разогревается и нагревает культурные растения. А это приводит к перегреву растений (вплоть до гибели) и перерасходу влаги на транспирацию.

Олег Телепов

945. В стакан налит горячий чай. Как осуществляется теплообмен между чаем и стенками стакана?
Посредством теплопроводности.

946. В каком случае процесс теплообмена произойдет быстрее, если в горячую воду наливать холодную; в холодную наливать горячую той же массы?
Если в горячую воду наливать холодную, процесс конвекции пойдет быстрее.

947. Почему в прудах, лунках, озерах лед появляется вначале на поверхности?
Поверхность воды обменивается (отдает тепло) теплом с холодным воздухом.

948. Почему нагретые детали охлаждаются в воде быстрее, чем на воздухе?
Теплопроводность воды выше, чем у воздуха.

949. Приведите примеры изменения внутренней энергии тела в процессе теплообмена.
Термометр изменяет свою внутреннюю энергию при взаимодействии с окружающей средой.

950. Почему в безветрие пламя свечи устанавливается вертикально?
В процессе конвекции раскаленный газ (пламя) поднимается вертикально вверх, вытесняемый более тяжелым холодным воздухом.

951. Зачем канализационные и водопроводные трубы зарывают в землю на значительную глубину?
Для уменьшения потери тепла в результате теплообмена труб с окружающей средой. Теплопроводность фунта достаточно низка.

952. Зачем ствол винтовки покрывают деревянной накладкой?
Теплопроводность дерева низкая и его используют при необходимости предохранения тела от перегрева.

953. Медный и стеклянный сосуды одинаковой массы и вместимости одновременно заполнили горячей водой. В каком сосуде быстрее закончится процесс теплообмена?
В медном, поскольку его теплопроводность выше.

954. Почему вы обжигаете губы, когда пьете чай из металлической кружки, и не обжигаете, когда пьете чай из фарфоровой кружки? (Температура чая одинаковая.)
Теплопроводность металла выше, чем у фарфора.

955. В каком чайнике вода скорее нагреется: в новом или старом, на стенках которого имеется накипь? (Чайники одинаковые.)
В новом. Его теплопроводность выше и поэтому теплообмен осуществляется быстрее.

956. Если температура в комнате 16 °С, то нам не холодно, но если войти в воду, температура которой 20 °С, то мы ощущаем довольно сильный холод. Почему?
Теплообмен человека с водой интенсивнее теплообмена человека с воздухом.

957. Если деревянный цилиндр, инкрустированный металлом, обернуть листом бумаги и подержать над пламенем спиртовки (рис. 259), то бумага обугливается сначала в местах, не соприкасающихся с металлом. Почему?
Дерево отводит теплоту от бумаги медленнее, чем металл, поскольку его теплопроводность ниже.

958. При одинаковой температуре (ниже температуры тела человека) кирпич на ощупь кажется теплее гранита. Какой из этих строительных материалов обладает лучшей теплопроводностью?
Гранит.

959. Зимой на улице металл на ощупь холоднее дерева. Какими будут казаться на ощупь металл и дерево в сорокаградусную жару? Почему?
Металл будет казаться теплее дерева, поскольку он обладает большей теплопроводностью.

960. В какой обуви больше мерзнут ноги зимой: в просторной или тесной?
В тесной, поскольку в ней нет воздушной прослойки, обладающей низкой теплопроводностью.

961. Почему шерстяная одежда сохраняет теплоту лучше, чем хлопчатобумажная?
Шерстяной ворс задерживает воздух, обладающий малой теплопроводностью, и уменьшает процесс конвекции.

962. Зачем на зиму приствольные круги земли у плодовых деревьев покрывают слоями торфа, навоза или древесных опилок?
Для задержки теплого воздуха путем уменьшения конвекции и теплопередачи.

963. По озеру на большой скорости идет катер. Как вы считаете, изменяется ли при этом внутренняя энергия той части воды в озере, которая отбрасывается винтом катера?
Да, за счет силы трения между винтом и водой.

964. Прежде чем налить в стакан кипяток, в стакан опускают чайную ложку. Объясните, для чего это делают.
Ложка обладает хорошей теплопроводностью и быстро отводит тепло. При резком изменении температуры стакан может лопнуть.

965. Зачем в странах Средней Азии местные жители во время сильной жары носят шапки-папахи и ватные халаты?
Благодаря одежде появляется воздушная прослойка, которая в значительной степени уменьшает теплообмен между телом человека и окружающей средой.

966. Почему снегозадержание, проводимое на полях в засушливых областях страны, не только хорошее средство накопления влаги в почве, но и средство борьбы с вымерзанием озимых посевов?
Рыхлый снег обладает плохой теплопроводностью и замедляет процесс теплообмена.

967. Изменится ли давление воды на дно сосуда (см. рис. 158), если перенести сосуд из теплой комнаты в холодную? Почему в теплой комнате в нижней части сосуда вода будет перемещаться слева направо?
Да. Воздух в левой части сосуда за счет внутренней энергии будет расширяться, увеличивая давление на воду. Она будет перемещаться слева направо.

968. Мальчик сделал термос (рис. 260). Объясните назначение мятой бумаги в крышке ящика, подушек, мятой бумаги, пересыпанной древесными опилками, в нижней части ящика.
Эти материалы уменьшает теплообмен колбы термоса с внешней средой.

969. Почему все пористые строительные материалы (пористый кирпич, пеностекло, пенистый бетон и др.) обладают лучшими теплоизоляционными свойствами, чем плотные стройматериалы?
В их порах содержится воздух, обладающий низкой теплопроводностью.

970. Мальчик зарисовал воробья (рис. 261) один раз летом, а другой раз зимой. Какой из рисунков сделан зимой?
Правый воробей нарисован зимой.

971. В каком направлении, вверх или вниз, движется вода в радиаторе при работе двигателя трактора (рис. 262)?
Опускается вниз, поскольку в радиаторе она охлаждается.

972. Объясните, почему батареи центрального отопления ставят обычно под окнами.
Холодный воздух, поступающий через окно, тяжелее теплого, и поэтому он опускается вниз, где нагревается от батареи центрального отопления.

973. Как образуются бризы? (Бризы - местные ветры, дующие днем с моря на сушу, а ночью с суши на море.)
Днем поверхность суши нагрета сильнее поверхности моря. Теплый воздух с суши поднимается и на его место устремляется более тяжелый и холодный воздух с моря. Ночью все происходит наоборот.

974. Зачем в верхних и нижних частях корпусов проекционных аппаратов, больших электрических фонарей, киноаппаратов делают отверстия?
Для их охлаждения. Если в нижней и верхней частях корпуса есть отверстия, то в нем возникает циркуляция воздуха. Нагретый воздух выходит через верхнее отверстие, а его место занимает холодный воздух, поступающий из нижнего отверстия.

975. В промышленных холодильниках воздух охлаждается с помощью труб, по которым течет охлажденная жидкость. Где надо располагать эти трубы: вверху или внизу помещения?
Охлаждающие устройства надо располагать вверху для осуществления естественной конвекции.

976. Сильная струя воздуха, которая идет на вас от настольного вентилятора, создает прохладу. Можно ли этой струей сохранить мороженое в твердом виде?
Нельзя, т.к. вентилятор нагнетает на мороженое воздух, температура которого все равно больше температуры таяния мороженого.

977. Почему в печах с высокими трубами тяга больше, чем в печах с низкими трубами?
Чем выше труба, тем больше разность давлений на ее концах. Тяга больше.

978. Почему в металлических печных трубах тяга меньше, чем в кирпичных трубах?
Высокая теплопроводность металла способствует большему охлаждению газов и уменьшению разности давлений на концах трубы. Тяга меньше.

979. Возможны ли конвекционные потоки в жидкостях или газах в искусственном спутнике Земли в состоянии невесомости? (Объясните почему.)
Нет, потому что конвекция осуществляется за счет силы Архимеда, которой не возникает в состоянии невесомости.

980. На рисунке 262 изображена упрощенная схема водяного охлаждения двигателя трактора, которая состоит из рубашки двигателя 1, радиатора 2, трубопровода и вентилятора 3. Объясните, как осуществляется охлаждение цилиндров двигателя. Что произойдет, если уровень воды в системе охлаждения опустится ниже патрубка верхнего бачка радиатора (уровень ав)?
Вода циркулирует по двигателю против часовой стрелки. Она нагревается в рубашке и охлаждается в радиаторе, благодаря чему возникает конвекция. Если вода опустится до уровня ab, ее циркуляция прекратится, двигатель перегреется.

981. Почему грязный снег в солнечную погоду тает быстрее, чем чистый?
Грязный снег поглощает больше энергии излучения Солнца.

982. Зачем оболочку стратостата красят серебряной краской?
Для отражения солнечного излучения во избежание перегревания оболочки.

983. Какие почвы лучше прогреваются солнечными лучами: черноземные или подзолистые, имеющие более светлую окраску?
Черноземные.

984. Зачем в железнодорожных вагонах-ледниках, служащих для перевозки фруктов, мяса, рыбы и других скоропортящихся продуктов, промежутки между двойными стенками заполняют войлоком или несколькими слоями каких-либо пористых веществ, а снаружи вагоны окрашивают в белый или светло-желтый цвет?
Для уменьшения теплопередачи и передачи энергии посредством излучения.

985. В каком платье летним днем менее жарко: в белом или в темном? Объясните почему.
В белом, потому что оно поглощает меньше солнечной энергии, передаваемой посредством излучения.

986. Объясните назначение стеклянных рам в парниках.
Стеклянные рамы в парниках хорошо пропускают солнечное излучение, но препятствуют конвекции воздуха. Поэтому температура воздуха в парниках выше температуры внешней среды.

987. Почему вода в открытых водоемах нагревается солнечными лучами медленнее, чем суша?
Вода лучше, чем суша, отражает солнечные лучи.

988. Почему горячая вода, оставленная в термосе, со временем охлаждается?
За счет медленных процессов теплопередачи.

989. Можно ли термос временно использовать для хранения мороженого?
Можно.

Если земля на участке, с которого вы мечтаете собрать урожай «на зависть соседям», далека от идеала – жирного чернозема, а состоит больше из песка… не отказывайтесь от мечты. Такая почва изначально небезнадежна, на ней растут многие культуры, а уж по-настоящему плодородной ее можно сделать за 1–2 сезона.

Песок, поддающийся учету: какая почва считается песчаной, ее особенности

Песок – естественная составляющая любой почвы. Другое дело – его процентное содержание. Песчаной считается почва, которая на 90 % и больше состоит из песка.

Визуально и на ощупь проверить «песчаность» можно, взяв горсточку земли и обильно ее смочив. Чем хуже она слипается, тем выше содержание песка.

Песок – это, в основном, кварц, минерал, который считается непригодным для питания растений (в отличие от, например, глины – кладезя полезных веществ для роста и развития живых организмов).

Песчаная почва не просто сухая, она не удерживает воду, а пропускает ее в более глубокие слои земли, куда корни растений уже не достают. Большинство посадок (если это, конечно, не пустынные растения вроде кактуса или саксаула) будет постоянно испытывать нехватку воды и чахнуть.

Песок на солнце нагревается быстро и сильно, а ночью с такой же скоростью и силой остывает. Корням большинства растений некомфортно в такой среде вплоть до ожога днем и переохлаждения в темное время суток.

Эти особенности песчаной почвы совсем не способствуют легкому выращиванию привычных в средней полосе России культур, которые должны давать богатый и вкусный урожай, например, картошки или свеклы. Песчаная почва считается непригодной для всех овощей.

Если задачу «выжать максимум» со своего песчаного участка вы перед собой не ставите, то просто работайте с тем, что есть. На нем можно завести и декоративные растения – радовать глаз, создавать уют, и кое-что из растений лекарственных – для красоты и здоровья, и даже съедобные культуры.

Какие растения можно высаживать в песчаную почву

• Кустарники (например, облепиху, боярышник, барбарис, можжевельник).
• Деревья (березу, хвою, клен).
• Однолетние и многолетние цветы (ноготки, астры, гвоздики, васильки).
• Все бобовые (фасоль, горох).

Они будут неплохо себя чувствовать в песчаной почве, но все равно «посадить и забыть» большинство вышеперечисленных растений не получится. Да, они неприхотливы, но и за ними нужен уход: регулярный обильный полив, внесение удобрений, защита от вредителей.

Способы превращения песчаной почвы в плодородную

Если же земля на участке вас не устраивает совсем, то ее можно попытаться изменить в лучшую сторону. Существует несколько приемов обогащения бедного на урожаи участка.

Первое правило: чаще поливать и удобрять

Поскольку влага в песчаной почве почти не задерживается, полив нужно проводить небольшими объемами, но часто.

Хорошо подходит технология «обратного полива», когда земля возле высаженных растений накрывается пленкой, поверх которой насыпается несколько сантиметров грунта. Днем при нагревании почвы вода станет подниматься из нижних слоев, но испариться уже не сможет, а будет оседать на внутренней поверхности пленки и снова поступать в почву.

С подкормкой принцип тот же – дозу удобрения уменьшить, частоту внесения увеличить. Химические удобрения (особенно растворенные в воде) также быстро проходят сквозь верхний слой и могут обжечь корни, поэтому использовать их нужно с осторожностью.

Просто добавь навоз. Смешивайте свою почву с:

• навозом,
• перегноем,
• опавшими листьями, лучше уже хорошо подгнившими,
• илом или сапропелью (это тот же ил, но в большей степени состоящий из разложившихся и перегнивших остатков растений, животных).

Таких добавок потребуется много: несколько ведер на квадратный метр. Вносить их нужно неоднократно за сезон, оптимально это делать весной, летом и осенью. Причем не накладывать сверху (это уже другая технология), а помещать на разную глубину, смешивать с имеющейся почвой. Нужно, чтобы эти природные удобрения и дальше перегнивали в земле, создавали условия для размножения полезных микроорганизмов, трансформировали почву изнутри, постепенно превращая в плодородную.

Землю глиной не испортишь

Глина не просто состоит из полезных для растений веществ, она еще хорошо задерживает влагу и удобрения. Чем больше глины в почве, тем она лучше, плодороднее.

При глиновании на квадратный метр песчаной почвы (в зависимости от ее сложности, сухости) требуется от 2 до 10 кг глины. Вносить ее нужно неглубоко – до 5 см, при поливе она будет размываться и уходить глубже.

Опытные садоводы советуют использовать глину в порошке. Если для вас это дорогое удовольствие, порошок можно не смешивать со всей землей на участке, а добавлять только в посадочные ямки. Получатся эдакие чаши для корней, из которых растения будут подпитываться. Особенно хорош этот прием для многолетников.

Вместо глины можно использовать торф , но это менее эффективно. Торф, несмотря на то, что является продуктом гниения, не столь богат питательными веществами.

Для внесения в почву подходят низинный и промежуточный торфы, верховой ее закисляет. Поэтому один торф использовать неэффективно – только в комплексе с другими удобрениями.

Несекретный прием садовода-огородника. Мульчирование

Мульчирование – покрытие грунта слоем из различных материалов. Применительно к песчаной почве этот слой должен задерживать влагу, пропускать воздух, создавать условия, чтобы под мульчей «бродила» земля.

Для мульчирования хорошо подходят перегной и опилки, но не простые, а тоже подгнившие, перепревшие, темного цвета. Покрывать почву мульчей следует после дождя или обильного полива участка. В увлажненной земле, да еще покрытой дополнительным слоем, быстро начнется нужный для повышения плодородия процесс. Эффект возрастет, если землю предварительно разрыхлить.

Только не перебарщивайте с толщиной мульчи. Достаточно пары-тройки сантиметров. Особенно это касается теплолюбивых растений, т. к. чем толще покрытие, тем хуже оно проводит тепло.

Мульчирование может проводиться и без использования дополнительных удобрений. Например, перед посадками (не важно какими) влажную почву можно покрыть сверху тонким слоем сухой земли. Это уменьшит испарение влаги, и растения лучше приживутся.

Мульчей присыпают ряды между посевами. При рыхлении она будет постепенно попадать в более глубокие слои земли, обогащая ее.

Мульчирование однолетних растений, которые высаживают осенью, помогает им пережить зиму.

Мульчирование многолетников также проводят осенью, перед наступлением морозов. Надземную часть растений срезают, мульчу укладывают сверху толстым слоем около 10 см (это именно тот случай, когда удобрение не нужно жалеть, ведь впереди – зима и корни надо защитить от замерзания).

С наступлением весны оставшийся слой мульчи перекапывается, разбрасывается между рядами – получается дополнительное удобрение.

Успеть за сезон

Трансформация песчаной почвы может пройти быстро – буквально за 1–2 года, но заниматься землей придется постоянно: обогащать ее, особым образом поливать, удобрять, рыхлить… в общем, производить всевозможные манипуляции для дальнейшего развития и поддержания уже полученных изменений и повышения плодородия.

2. Трубы водяного отопления, проходящие через подвал, обёртывают асбестом, войлоком или помещают и жёлоб с опилками. Зачем это делают?
3. Объясните причину того, что на морозе металлические предметы кажутся более холодными, чем деревянные. При какой температуре и металл, и дерево будут казаться одинаково нагретыми?
4. а) Почему почва, покрытая снегом, промерзает меньше, чем открытая? б) Какая почва прогреется солнцем быстрее - влажная или сухая?
5. а) Почему картофель, зарытый на зиму в яму, не замерзает? б) Что приносит вред растениям, особенно злаковым, - обильный снег или бесснежная зима?
6. Вы собрались завтракать и налили в стакан кофе. Но вас просят отлучиться на несколько минут. Чтобы кофе остался горячим, нужно налить в него молоко перед уходом или по возвращении?

7. С какой целью кусты малины в северных районах пригибают на зиму к земле?
8. Почему при варке варенья предпочитают пользоваться деревянной ложкой?
9. Что защищает от холода лучше - деревянная стена или слой снега такой же толщины?
10. а) Почему утки и другие водоплавающие птицы могут долгое время находиться в холодной воде и при этом не переохлаждаются? б) Объясните назначение толстого слоя подкожного жира у китов, тюленей и других животных, обитающих в водах полярных морей, в) Почему животные, живущие в холодных странах, имеют более густой волосяной покров, чем животные, обитающие в жарких странах?
11. Чем можно объяснить, что некоторые виды птиц (тетерева, глухари, куропатки и др.) зарываются в снежные сугробы и там проводят иногда несколько суток?
12. В холодильниках воздух охлаждается специальным составом, протекающим по трубам. Почему эти трубы (испаритель) помещают в верхней части холодильника?
13. Почему радиаторы водяного или парового отопления чаще всего располагают в нижней части комнаты?
14. В пробирках нагревают воздух и кипятят воду. Почему рука не ощущает высокой температуры?
15. В холодных помещениях у нас прежде всего мёрзнут ноги. Чем это можно объяснить?
16. В стихотворении «Кавказ» А. С. Пушкина есть такие слова: «Орёл, с отдалённой поднявшись вершины, парит неподвижно со мной наравне». Объясните, почему орлы, ястребы, коршуны и другие крупные птицы, парящие высоко в небе, могут держаться на одной высоте, не взмахивая при этом крыльями.
17. Известен случай, когда парашютист с раскрытым парашютом, вместо того чтобы опускаться вниз, стал подниматься вверх. Как это могло произойти?
18. Растения в низких местах наиболее часто подвергаются заморозкам. Чем это объяснить?
19. Почему в утренние и ночные часы полёт на самолёте происходит спокойнее - меньше болтает и укачивает?
20. Если в весенний солнечный день выйти в поле и посмотреть вдоль поверхности вспаханного участка земли, то все предметы за ним кажутся нам колеблющимися. Почему?
21. Объясните, каким образом воздух в комнате зимой охлаждается при открытой форточке.
22. В каком случае кастрюля с горячей водой остынет быстрее - когда кастрюлю поставили на лёд или когда лёд положили на крышку кастрюли?
23. Какие участки земной поверхности нагреваются в солнечную погоду сильнее - вспаханное поле или зелёный луг; сухая или увлажнённая почва? Почему?
24. Если весной или осенью ожидается ясная ночь, са¬довники разводят костры, чтобы дым обволакивал растения. Зачем?
25. Почему в ясные зимние ночи мороз сильнее, чем и облачную погоду?
26. Почему в практике земледелия влагоёмкие глинис¬тые почвы считают холодными, а маловлагоёмкие песчаные почвы - тёплыми?
27. Почему на искусственных спутниках Земли затруднен отвод тепла от нагретых предметов?