Factori care influenţează temperatura solului

Temperatura solului depinde în primul rând de cantitatea de energie solară primită, după cum prezintă o. Berbecel şi colaboratorii. Căldura care ajunge la suprafaţa scoarţei terestre, venind din interiorul pământului, prin termoconductivitate, precum şi cea rezultată din desfăşurarea proceselor chimice şi biologice, nu are importanţă prea mare, deoarece cantităţile sunt mici, iar efectul acestora este aproape neglijabil. Factorul primordial al încălzirii solului este radiaţia solară.

Fluxul radiativ care ajunge la pământ este mult diminuat de existenţa în atmosferă a vaporilor de apă şi a particulelor de praf. Vaporii de apă absorb mari cantităţi de căldură, iar o atmosferă umedă şi înnorată împiedică o mare parte din radiaţia solară să ajungă la pământ. Considaraţii teoretice asupra radiaţiei solare s-au emis permanent, dar este de amintit că data calendaristică, ora, ziua, latitudinea geografică, modul de expunere a suprafeţei active sunt elemente de care depinde cuantumul cantităţii de căldură care pătrunde în sol. Cercetătorul american Shreve, măsurând temperatura solului într-o staţiune din Arizona (SUA), în cursul lunilor mai şi iunie, la adâncimea de 8 cm, pe versantul nordic şi sudic al unui deal, cu o înclinaţie a pantei de 18 grade, a constatat că pe versantul sudic media maximelor de temperatură pe o perioadă de o săptămână este cu 5-7 grade mai mare decât pe versantul nordic. Diferenţele de expunere au o mare însemnătate ecologică şi agricolă prin aceea că temperatura solului este întotdeauna mai mare pe expoziţiile sudice decât pe cele spre nord. Este de reţinut că nu numai marile inegalităţi ale terenului dau diferenţe de temperaturi în sol pe versanţii expuşi diferit, dar chiar micile ondulaţii ale suprafeţei active (factor climatogen - suprafaţa solului şi a învelişului vegetal care absoarbe direct radiaţia solară şi atmosferică şi emite radiaţii în atmosferă).

Între suprafaţa terestră şi atmosferă se desfăşoară continuu schimbări de energie în cadrul proceselor de interacţiune. Din această cauză caracteristicile fizice al stratului de aer inferior sunt legate direct de natura suprafeţei de dedesubt. Pe această suprafaţă, aerul în mişcare îşi modifică structura dinamică, viteza, direcţia. De natura acestei suprafeţe depind cele mai esenţiale procese de transformare a maselor de aer, spre exemplu o arătură cauzează diferenţe termice ale solului. Primăvara, temperatura solului pe coama arăturii este, în medie, mai mare cu 1-1,5 grade Celsius decât pe terenurile plane (fără denivelări). Învelişul vegetal şi stratul de zăpadă exercită influenţe considerabile asupra condiţiilor termice ale solului, precum şi asupra fluctuaţiilor de temperatură ale acestuia. Vara, un înveliş vegetal bine dezvoltat absoarbe o parte considerabilă din energia radiantă a soarelui, împiedicând solul de la suprafaţă să devină tot atât de cald ca solul fără vegetaţie. Iarna, vegetaţia se comportă ca un strat izolator, micşorând cantitatea de căldură pierdută din sol. În consecinţă, un sol protejat este mai rece vara şi mai cald iarna. Din cercetările efectuate în judeţul Brăila pe o serie de platforme experimentale cultivate cu porumb, dughie, pepeni, grâu şi necultivate (izlaz şi ogor negru), pe care s-au instalat instrumente meteorologice, a rezultat că variaţia zilnică a temperaturii solului la o adâncime de 10 cm este cu 2-4 grade Celsius mai redusă decât a solului dezgolit, fără vegetaţie.

S-a mai constatat că mărimea variaţiilor zilnice de temperatură este în funcţie şi de natura învelişului vegetal. Cercetări asemănătoare s-au executat şi în cadrul Staţiunii de Cercetare Dezvoltare Agricolă de la Suceava, asupra particularităţilor fitoclimei lanurilor cultivate, iar rezultatele obţinute au scos în evidenţă mai bine aceste aspecte. Primăvara, după reluarea vegetaţiei, la grâu, ca şi în lanurile de porumb aflat în primele faze de vegetaţie, temperatura solului, la adâncimea de 10 cm, are valori apropiate de cele ale terenului dezgolit. Pe măsura creşterii plantelor, stratul de sol de la adâncimea de 10 cm se încălzeşte mai puţin sub lanurile de grâu şi de porumb. La sfârşitul lunii iunie, valorile medii decadice ale temperaturii sunt mai scăzute, comparativ cu terenul dezgolit (cu aproape 2 grade Celsius la porumb şi cu 4 grade Celsius în lanul de grâu). În luna iulie, după recoltarea grâului, temperatura solului sub mirişte este mai ridicată decât în lanul de porumb cu 2-3 grade Celsius. În zilele senine, influenţa stratului vegetativ este foarte mare, diferenţele de temperatură dintre culturile păioase şi prăşitoare la suprafaţa solului ajungând uneori la 20 de grade Celsius. De asemenea, s-a mai constatat că există diferenţieri între efectele diferitelor culturi asupra temperaturii solului. Ebermayer, studiind efectul vegetaţiei de pădure şi al ierbii asupra temperaturii solului, a găsit că pomii exercită o influenţă mai puternică decât iarba. Cercetările lui Petit şi Baver au demonstrat că, în condiţiile de sol dezgolit, pătrunderea îngheţului este mai rapidă decât în solul protejat cu vegetaţie (iarbă, frunze putrezite etc.).

Dispariţia fenomenului de îngheţ are loc mai devreme la solurile protejate, deoarece adâncimea de îngheţ este mai mică, în comparaţie cu solul dezgolit. În prezent, s-a acumulat o serie de date experimentale din care rezultă că în iernile reci solurile din pădure, bine acoperite cu frunze, îngheaţă numai la suprafaţă. Acest fapt are o semnificaţie hidrologică importantă, deoarece acest tip de sol de pădure este numai rareori impermeabil pentru apă. Influenţa culorii asupra temperaturii solului a fost studiată pentru prima dată de către Schubler, Wollny şi Baver. Ei au acoperit cu carbonat de magneziu alb şi negru suprafeţe mici din soluri diferite şi le-au determinat temperatura vara, pe timp senin şi uscat. S-a constatat că între solurile deschise la culoare şi cele negre există o diferenţă medie de circa 4 grade Celsius. Wollny şi Baver, care au adâncit cercetarea au conchis că în perioadele mai calde ale anului solurile închise la culoare sunt mai calde şi cu variaţii zilnice de temperatură accentuate. De asemenea, s-a mai constatat că pierderea de căldură în cursul nopţii este mai rapidă la solurile închise la culoare şi că diferenţa de temperatură între solurile închise şi deschise la culoare se reduce cu creşterea adâncimii, iar influenţa culorii asupra căldurii solului este mai evidentă pe vreme uscată.

Un alt factor ce influenţează puternic temperatura solului este stratul de zăpadă. Datorită unei conductivităţi termice reduse a zăpezii, schimbul de căldură între sol şi stratul de zăpadă este neînsemnat. De aceea, în solul acoperit cu zăpadă se produce un climat specific al solului, care este diferit de cel al solurilor neacoperite. După cercetările lui Luboslavski, rezultă că iarna diferenţele de temperatură între solurile acoperite şi cele neacoperite sunt de circa 6 grade Celsius, în favoarea celor acoperite. Mărimea acestor diferenţe este determinată de grosimea stratului de zăpadă. Influenţa stratului de zăpadă asupra regimului termic al solului este considerabilă. Din observaţii a rezultat ca un strat subţire de zăpadă de 6 cm micşorează cu 4 grade Celsius răcirea solului, în comparaţie cu solul neacoperit.

Când grosimea zăpezii este de 19 cm, variaţiile diurne ale temperaturii solului sub zăpadă devin abia perceptibile, producerea maximelor şi minimelor întârziind aproximativ cu 24 de ore. Mai mult, s-a constatat că influenţa stratului de zăpadă se observă chiar şi în cazul grosimii de 1 cm. Pe măsura creşterii stratului de zăpadă, oscilaţiile de temperatură descresc. Cercetările lui Sulghin asupra condiţiilor termice ale solului în decursul a opt ierni au dat următoarele rezultate: sub stratul de zăpadă se produce un climat deosebit de cel al straturilor de la suprafaţa solului neacoperit şi, de asemenea, de climatul straturilor vecine cu solul; condiţiile termice ale solului la adâncimea de 3 cm sub stratul de zăpadă se disting prin: valori absolute ale temperaturii mult mai mici; o stabilitate mai mare a temperaturii în tot cursul iernii. La temperaturi minime ale aerului cuprinse între minus 20 şi minus 40 de grade Celsius, temperatura solului la adâncimea de 3 cm a oscilat astfel: între -5 şi 10 grade Celsius (sub stratul de zăpadă de 30-50 cm); între -20 şi -30 de grade Celsius (fără strat de zăpadă).

Este de reţinut, de asemenea, că variaţiile zilnice ale temperaturii solului sunt cu atât mai mici cu cât stratul de zăpadă este mai gros. În grupa factorilor care influenţează mersul temperaturii solului trebuie menţionate şi procesele de evaporare, condensare, precum şi curenţii de convecţie ai aerului de lângă sol. Prin evaporarea unui gram de apă de la suprafaţa solului se pierd în medie 580 de calorii, iar intensitatea acestui proces afectează sensibil dinamica schimbului de căldură dintre aer şi sol. În procesul de condensare a vaporilor din atmosferă, căldura este redată mediului înconjurător. Condensarea în straturile de aer din apropierea solului este una dintre sursele prin care căldura poate ajunge la suprafaţa solului. Influenţa curenţilor de convecţie asupra temperaturii solului n-a fost încă suficient cercetată. Totuşi, pe baza cercetărilor efectuate pe mapamond, s-a constatat că cuantumul de căldură transmis de curenţii de convecţie poate atinge, în unele situaţii locale bine determinate, până la 40% din căldura pierdută prin procesele radiative nocturne, intensificate în cursul nopţilor senine.

Victor VĂTĂMANU