Землеробство - Гудзь В. П. - 1.2.5. Тепловий режим грунту

Тепло як джерело енергії необхідне для росту та розвитку рослин, для мікроорганізмів, які населяють грунт, синтезу органічних речовин у листках, утворення врожаю. Інтенсивність найважливіших фізіологічних процесів (фотосинтезу, дихання, транспірації) залежить від температури рослин і навколишнього середовища. Підвищення температури до певної величини (оптимуму) сприяє активізації зазначених вище процесів. У подальшому в разі її підвищення нормальна життєдіяльність рослин порушується, а якщо температура ще більше підвищується, то проходять незворотні порушення обміну речовин, які призводять до загибелі рослин. Найбільш сприятливим виявилося підвищення температури грунту при вирощуванні, наприклад, пшениці до 30°С, жита - до 20°С, ячменю - до 25°С та ін.

Кожний вид рослин має характерно визначені відношення до температури в різні фази їх розвитку. Найкращі умови створюються при оптимальній температурі, коли швидкість біохімічних реакцій досягає найбільшої величини. Ці особливості різних культур і сортів слід враховувати починаючи від установлення строків сівби.

Відразу ж після сівби насіння потребує певної температури грунту для проростання і подальшого розвитку (табл. 4).

Температура грунту помітно впливає на ріст коренів. Більше розвинута коренева система краще використовує вологу та поживні речовини. З підвищенням температури інтенсивність дихання зростає, і нормальна співзалежність з асиміляцією порушується. Це призводить до непродуктивної витрати органічної речовини і зменшення нарощування маси.

У зв'язку з тим, що в грунті міститься велика кількість корисних мікроорганізмів, виникає практична зацікавленість у відношенні їх до температури навколишнього середовища. Як високі, так і низькі температури мікроорганізми переносять неоднаково. Більше згубні для них високі температури. Низькі температури припиняють діяльність мікроорганізмів, але зовсім їх не вбивають.

Таблиця 4

Мінімальні температури для проростання насіння і з'явлення сходів різних культур

Культура

Проростання насіння при t °С

З'явлення сходів при t °С

Пшениця, жито, ячмінь, овес, конюшина, люцерна, вика яра, горох, сочевиця, гірчиця, коноплі

0-1

2-3

Буряки, люпин, льон, гречка, кормові боби

3-4

6-7

Картопля, соняшник

5-6

8-9

Кукурудза, просо, соя, могар, суданська трава

8-10

10-11

Сорго, квасоля

10-12

12-13

Рис, арахіс, бавовник

12-14

14-15

Для життєдіяльності мікроорганізмів сприятливі невеликі коливання температури грунту. Це, як правило, спостерігається на висококультурних грунтах із значним вмістом органіки.

До теплових властивостей грунту належать: поглинання теплової енергії; теплоємність; теплопровідність; температуропровідність; тепловипромінювання. Теплові властивості грунту залежать насамперед від співвідношення в ньому води, повітря та твердої частини, а також хімічного і гранулометричного складу, кольору, ступеня затінення та інших умов. У той час температура змінює показники теплових властивостей грунту протягом року на 20, щільність - на 50%, вологість здатна змінити їх в окремих випадках у 10-15 разів.

Температура грунту впливає на ріст рослин не тільки опосередковано, а й прямо, змінюючи його водно-повітряний і поживний режими.

Землеробство володіє значними засобами поліпшення теплового режиму: раціональний обробіток грунту, снігонагромадження, снігорозподіл, регулювання танення снігу, різні способи і норми висіву, чергування рослин у сівозміні, застосування системи добрив та ін.

Основним джерелом тепла для грунту є сонячна радіація. Надходження її до грунту змінюється в широких межах залежно від часу доби та широти, а також від стану атмосфери - її щільності, хмарності, наявності туману, пилу та ін.

Другим, менш значним ніж сонце, джерелом тепла в грунті є виділення його мікроорганізмами в процесі їхньої життєдіяльності. Утворення тепла за цих умов зумовлюється неповним використанням енергії, окисненням органічних речовин при синтетичних процесах у клітинах. На внутрішньоклітинні процеси використовується 15-20% загальної кількості перетвореної мікробами енергії, а решта її кількості надходить у навколишнє середовище у вигляді тепла.

Усі інші джерела тепла для грунту, наприклад, теплота змочування, внутрішня теплота земної кулі, енергія радіоактивного розпаду елементів, тепло, що виділяється при конденсації водяної пари в грунті, мають невелике значення.

Надходження і витрати тепла в грунті забезпечуються багатьма фізичними явищами. Тому прийнято користуватися основними складовими теплового балансу в найбільш типових умовах. До них належать: 1) радіаційний баланс, під яким розуміють суму прямої і розсіяної сонячної радіації за винятком відбитої радіації і ефективного випромінювання; 2) проникнення тепла в більш глибокі шари грунту і тепловий потік з глибини до поверхні (теплообмін у грунті); 3) теплообмін грунтової поверхні з повітрям, що відбувається в основному внаслідок термічної конвенсії. Коефіцієнт обміну пов'язаний, зокрема, із станом поверхні грунту, профілем вітру, градієнтом температури повітря і землі; 4) тепло випарування, під яким розуміють витрати тепла на випарування або виділення його під час конденсації водяної пари та утворення інею; 5) теплообмін з грунтовою поверхнею має повітря при горизонтальному його переміщенні над грунтом. Різниця в температурах повітря, що переміщується, і поверхні землі створює прогрівання або охолодження.

Як протягом доби, так і за рік найбільші зміни температури відбуваються у верхньому шарі грунту. Добові коливання її у весняно-літній період досягають глибини 70-100 см, але помітно нівелюються вже на глибині дещо більше ніж 20 см. Ці коливання неоднакові в різних зонах та на різних грунтах. Річні коливання залежно від широти та температуропровідності грунту можуть досягти значної глибини - 5 м і більше. Взимку на глибині 60-150 см температура вища, ніж у нижчих шарах.

Велике значення для озимих культур має промерзання і відтавання грунту. Глибина промерзання залежить від багатьох причин і насамперед від товщини снігового покриву, сили та тривалості морозів. На півдні грунти промерзають на 10-50 см, а півночі - на 30-100 см. Дуже швидке і глибоке промерзання грунту негативно впливає на розвиток культурних рослин.

Умови, які визначають добре нагромадження і збереження води в грунті, одночасно є умовами, що створюють добрий повітряний і тепловий режими. Структурні грунти достатньо розпушені, характеризуються доброю аерацією, менше нагріваються при високих температурах, а при низьких повільніше охолоджуються, вони мають добру вологоємність, водопроникність і повітроємність. Висока вологість грунту при одночасній добрій аерації створюють помірний тепловий режим.

З підвищенням температури зменшується поверхневий натяг води і поліпшується її капілярний рух. Висушування грунту підсилює процес коагуляції колоїдів і дещо поліпшує агрегатний стан грунту. Зміна температури збільшує (за умов охолодження) або зменшує (при нагріванні) розчинність вуглекислоти і кисню в грунтовій воді, і тим самим змінює повітряний режим. Тому зяблеву оранку краще обробляти на весні. За умов промерзання відбувається перерозподіл води в грунті і підтягування її до верхніх шарів.

Отже, водний, повітряний, тепловий і поживний режими тісно пов'язані між собою і на високоокультурених грунтах з хорошими фізичними властивостями вони найкраще відповідають вимогам сільськогосподарських культур.

Регулювати надходження сонячної енергії до поверхні грунту досить важко. Але можна змінювати розподіл тепла в грунті. Збільшуючи або зменшуючи різними методами температуру верхніх шарів, можна впливати на тепловий режим інших шарів грунту. Зміни в потрібному напрямі температури грунту значною мірою досягають регулюванням водного і повітряного режимів, а також збагаченням грунту на органічні речовини та підтримуванням його в необхідному фізичному стані. Доступним для виробництва заходом щодо регулювання теплового режиму грунту є снігозатримання. Добра перезимівля озимих культур спостерігається за умов неглибокого промерзання грунту і при температурі не нижче - 10 ÷ 12°С і не вище - 5°С. Краща глибина снігового покриву від 20 см в південних районах до 70 см у північних. Внаслідок снігозатримання сніг рівномірно нагромаджується і розподіляється по полю. Прискорюючи танення снігу шляхом затемнення або уповільнюючи його ущільненням, регулюють його температурний режим і забезпечують нагромадження води в грунті.

Полезахисне лісонасадження поліпшує тепловий режим грунту тим, що сприяє нагромадженню снігу і рівномірнішому розподілу його на полях, послаблює взимку дію холодних вітрів, а влітку - гарячих та суховіїв. Для підвищення температури грунту можна застосовувати мульчування. Грунт швидше прогрівається при застосуванні в умовах достатнього та надлишкового зволоження гебеневих та грядкових посівів. Для кращого прогрівання гребенів їх формують із сходу на захід. На поліпшення температурного режиму за таких умов позитивно впливає комплекс заходів по осушуванню грунтів.




Схожі статті




Землеробство - Гудзь В. П. - 1.2.5. Тепловий режим грунту

Предыдущая | Следующая