Тепловой режим и методы его регулирования
Физиологические процессы в растении протекают только при определенном количестве тепла. При низкой или очень высокой температуре нарушаются физиологические процессы. Потребность в тепле различна не только у растений различных семейств, но и у одной и той же культуры в определенные фазы развития. Для каждой фазы роста и развития существуют свои минимальные, оптимальные и максимальные температуры. Пониженные температуры культуры лучше всего переносят в фазе наклюнувшихся семян. По мере роста и развития растения резко снижают устойчивость к холоду. Большую опасность представляют поздние весенние и ранние осенние заморозки. Оптимальная температура роста большинства культур 20…25°С. Для завершения своего развития растениям необходима определенная сумма активных температур за вегетационный период. Для большинства с/х растений сумма среднесуточных активных температур воздуха (свыше 10°С) должна составлять 1200…2000°С за сезон.
С повышением температуры почвы рост и развитие растений ускоряются. Так, семена ржи при температуре 4…5 o С прорастают в течение 4 дней, при 16 o С — за сутки. Поэтому при выборе сроков посева учитывают особенности температурного режима культур.
При температуре выше оптимального уровня резко увеличивается интенсивность дыхания и расход органического вещества, что в результате приводит к уменьшению нарастания зеленой массы. Особенно губительна высокая температура в летний период при недостатке воды (засыхание клевера).
Методы регулирования теплового режима:
· полив — увеличение влажности ведет к значительному снижению температуры в результате затрат тепла на нагревание и испарение воды;
· ранневесеннее боронование и рыхление почвы — усиливают прогревание почвы;
· посадки в гребни или на грядах — уменьшение влажности почвы и лучшее ее прогревание.
· снегозадержание на посевах озимых культур
· посадка полезащитных полос, снижающих скорость ветра, испарение с поверхности почвы и накапливающих снег зимой
· строительство прудов, лиманов в южных районах приводит к увеличению влажности почвы и воздуха, в результате снижается испарение и нагревание почвы
· внесение больших доз навоза
· мульчирование (солома, торф, зола, шунгит) увеличивает или снижает нагревание почвы.
Источник
Основы земледелия
Физиологические процессы в растении протекают только при определенном количестве тепла. При низкой температуре растения останавливаются в росте и прекращаются микробиологические процессы в почве.
Потребность в тепле различна не только у растений, относящихся к разным семействам, но и у одной и той же культуры в те или иные фазы развития. Отношение различных культур к теплу проявляется при прорастании семян и сохраняется во время роста и развития растений. Различают минимальные температуры, ниже которых физиологические процессы не идут, оптимальные температуры, при которых рост и развитие растений протекают хорошо, и максимальные — выше которых растения резко снижают продуктивность и даже погибают. Для каждой фазы роста и развития существуют свои минимальные, оптимальные и максимальные температуры. Для завершения полного цикла развития растение должно получить также определенную сумму активных температур за вегетационный период.
Установлено, что для нормального роста и развития большинства сельскохозяйственных растений сумма среднесуточных активных температур воздуха (свыше 5°С) должна составлять не менее 1600°С в год.
По мере повышения температуры почвы рост и развитие растений ускоряются. Так, семена ржи при температуре 4-5°С прорастают в течение четырех дней, при 16°С — за сутки. Поэтому при выборе сроков посева учитывают особенности температурного режима культур, так как семена, посеянные в холодную почву, могут долго пролежать в ней, не прорастая, и загнить.
Температура почвы оказывает влияние на рост корневой системы растений (энергичнее растет при относительно невысокой температуре почвы). Так, у овса при температуре почвы 12-14°С корневая система была в 1,5 раза меньше, чем при температуре 6-8°С.
При температуре выше оптимальной растения резко увеличивают интенсивность дыхания и расход органического вещества, что в результате приводит к уменьшению нарастания зеленой массы.
Большой вред причиняет высокая температура в летний период, особенно при недостатке воды. Гибель растений от засухи можно наблюдать не только в южных районах, но и на севере, где нередки случаи засыхания клевера и ускоренного высыхания («захвата») гречихи от высокой температуры воздуха.
Пониженные температуры культуры лучше всего переносят в фазе наклюнувшихся семян. В дальнейшем по мере роста и развития растения резко снижают устойчивость к холоду. Наступление заморозков в весенний период может сильно повредить проросткам. Большую опасность представляют также осенние заморозки, от которых гибнут листья томата, огурца, картофеля, не вызревают просо, гречиха, а на востоке страны — и яровая пшеница поздних сроков посева. Поэтому правильный подбор культур по продолжительности вегетационного периода и сопоставление его с безморозным периодом и суммой активных температур в конкретной зоне имеют большое практическое значение.
Однако тепло необходимо не только зеленым растениям. В почве живет громадное количество микроорганизмов, в той или иной мере влияющих на растения. Эти микроорганизмы плохо переносят понижение температуры, приостанавливают свою жизнедеятельность, но особенно угнетающее действие на них оказывает высокая температура.
Наиболее благоприятна для почвенной микрофлоры температура 15-20°С с небольшими колебаниями в ту или другую сторону, что характерно для высокогумусных оструктуренных почв.
Один из главных источников тепла для почвы — Солнце. Температура почвы зависит от количества тепла, поступающего на ее поверхность, а также свойств самой почвы — ее теплоемкости, теплопроводности и теплоотдачи.
Теплоемкость — количество тепла, необходимое для нагревания 1 г или 1 см 3 почвы на 1°С.
Если теплоемкость воды принять за единицу, то теплоемкость песка составит 0,196, глины — 0,233, торфа — 0,477, воздуха — 0,0003.
Поэтому при большом содержании в почве воды требуется много тепла на ее прогревание: влажные глинистые почвы из-за их высокой теплоемкости называют холодными, а песчаные, быстро подсыхающие — теплыми. Вода может изменять тепловые свойства почвы в 10-15 раз.
На тепловой баланс почвы влияет также теплоотдача, которая зависит от насыщенности атмосферы водяными парами, температуры самой почвы и состояния ее поверхности.
Наибольшие изменения температуры происходят в верхних слоях почвы как в течение суток, так и в течение года. Суточные колебания температуры не распространяются обычно глубже 1 м и до 5 м при смене сезонов.
Особое значение температурные колебания имеют для зимующих культур, так как быстрое и глубокое промерзание почвы резко снижает их устойчивость к низкой температуре.
Приток солнечной энергии к почве зависит от широты местности, времени суток, облачности, тумана, содержания пыли в воздухе и т. д.
Солнечные лучи неодинаково прогревают поверхность почвы. Это зависит от растительного покрова, цвета почвы и ее выровненности. Зимой большое влияние на температуру почвы и ее промерзание оказывает снежный покров. Так, при толщине снега 24 см на его поверхности температура была -26,8 °С, а под снегом на поверхности почвы -13,8 °С.
Вода, находящаяся в почве, представляет собой раствор с большим количеством различных веществ, вследствие чего температура его замерзания оказывается гораздо ниже (до -10°С), чем температура замерзания чистой воды.
Помимо Солнца (основной источник тепла), в природе существует другой важный источник — выделение тепла микроорганизмами в процессе разрушения органического вещества и их жизнедеятельности. Различные группы микроорганизмов используют 15-50% поглощенной ими энергии на поддержание жизни, а остальную выделяют в виде тепла в окружающее пространство. При разложении органического вещества (навоз) микроорганизмы могут повышать его температуру до 40-60°С.
Методы регулирования теплового режима для каждой зоны нашей страны могут быть не только различными, но даже противоположными. В северных районах почти все приемы агротехники направлены на повышение температуры почвы и быстрейшее ее прогревание, а на юге — на ее снижение. Увеличение влажности почвы путем полива или орошения ведет к значительному снижению температуры в результате затрат тепла на нагревание и испарение воды.
Ранневесеннее боронование и рыхление почвы усиливают ее прогревание.
Применение посадок и посевов на гребнях и грядах способствует уменьшению влажности почвы и лучшему ее прогреванию в северных районах.
Большое значение при регулировании температурного режима почвы имеет снегозадержание (особенно в посевах озимых культур) и посадка полезащитных лесных полос, снижающих скорость ветра, испарение с поверхности почвы и накапливающих снег зимой. В южных районах строительство прудов, водоемов и лиманов увеличивает влажность почвы и воздуха, что значительно снижает испарение и нагревание почвы. В северных районах применение навоза, компостов, особенно в парниках, рассадниках и теплицах, позволяет использовать тепло, выделяемое микроорганизмами при разложении органического вещества, и получать раннюю рассаду овощных культур. Такой прием, как мульчирование (покрытие поверхности почвы материалами различного цвета — солома, торф, перегной, зола), увеличивает или снижает нагревание почвы.
Источник
Регулирование теплового режима почвы
В северных районах нашей страны задача регулирования теплового режима почвы и приземного слоя воздуха сводится к увеличению притока теплоты в почву и сохранению ее, в южных — возникает необходимость ослабить перегрев почвы и растений, и почти во всех районах важной задачей является предупреждение повреждений растений от заморозков.
Приемы регулирования теплового режима почв направлены на лучшее использование основных и дополнительных источников тепла, сохранение и уменьшение расхода тепла и устранение перегрева почвы. Их можно разделить на Пассивные, не требующие материальных затрат, и Активные, требующие определенных материальных затрат и человеческих усилий.
К пассивным методам относятся: посев сельскохозяйственных культур в оптимальные сроки, использование в хозяйствах агроклиматически районированных культур и отдельных их сортов, правильное использование элементов рельефа. Посев теплолюбивых культур в более поздние сроки при наступлении относительно устойчивых положительных температур и надлежащем прогревании почвы способствует более благоприятным условиям их роста. Районирование позволяет определить географические границы возделывания культур, соответствующие их потребностям в тепле. Размещение более теплолюбивых культур на плато и южных склонах как лучше прогреваемых, а холодостойких — в низинах и на северных склонах позволяет лучше использовать мезоклимат.
К активным методам регулирования теплового режима почв и приземного слоя воздуха относятся такие агротехнические приемы, как посев и посадка растений на грядах и гребнях, обработка почвы и удаление избыточной почвенной влаги, мульчирование почвы, создание дымовых завес над поверхностью почвы и растениями, дополнительный обогрев почвы, создание полезащитных лесных полос, снегозадержание на полях.
При создании в северных районах гряд и гребней почва в них лучше прогревается, легче избавляется от излишней воды. Разница температур почвы на гребнистой и ровной поверхности достигает 5°С на глубине 5 см и 2,5 °С на глубине 10 см. Хотя в ночное время с поверхности гребней и гряд отдается больше теплоты, чем с ровной поверхности, все же тепловой баланс складывается более благоприятный.
Поступление тепловой энергии солнца может быть увеличена обработкой почвы и регулированием водно-воздушного режима почв. Структурные почвы обладают наиболее благоприятными тепловыми свойствами, хорошо прогреваются и сохраняют тепло в глубоких слоях. Удаление излишней влаги из почвы также способствует более быстрому прогреванию почвы, так как твердая фаза (почва) характеризуется меньшей теплоемкостью, чем вода.
Мульчирование почвы темноцветными материалами — торфом, перегноем, бумагой и др. — способствует поглощению солнечной энергии и увеличению прихода тепла в почву. Вместе с тем такие мульчирующие материалы уменьшают потери тепла ночью и одновременно уменьшают испарение почвенной влаги. Наибольшее количество теплоты из почв, особенно не покрытых растительным покровом, расходуется именно на испарение воды и на теплообмен с воздухом. На полях, покрытых растениями, наибольший расход теплоты приходится на транспирацию растений. Общий расход тепла на транспирацию и испарение воды из почвы на полях достигает 80% и более от радиационного баланса.
Органические удобрения могут служить дополнительным средством обогрева почвы в районах с коротким теплым периодом и недостаточным поступлением солнечной радиации.
Снегозадержание позволяет выгодно использовать физические свойства снега для уменьшения потерь теплоты из почвы. Благодаря своей низкой теплопроводности снежный покров хорошо сохраняет в почве тепло и защищает ее от охлаждения. Снежный покров имеет особенно важное значение для перезимовки озимых культур, многолетних трав, ягодных и плодовых насаждений. Озимые культуры благополучно перезимовывают при неглубоком промерзании почвы и при температуре на ее поверхности не ниже — 10 °С и не выше — 5°С. Такие условия создаются при высоте снежного покрова на юге европейской части СССР не менее 20 см, на севере — более 70, а в разных районах Сибири — от 40 до 100 см.
Ранней весной в ясную ночную погоду отмечается сильное лучеиспускание с поверхности почвы, и она вследствие большой потери теплоты переохлаждается, на ее поверхности могут быть заморозки, в результате чего могут пострадать посевы. Специальными мерами по предупреждению заморозков служат дымовые завесы. В качестве дымообразующих средств используют дымовые шашки и костры. Дым и водяные пары в приземном слое воздуха предохраняют почвы от лучеиспускания и соответственно от переохлаждения. Для предохранения растений от заморозков и для сохранения тепла в овощеводстве широко используют пленочные покрытия.
В хозяйствах, расположенных вблизи природных источников термальных вод или крупных промышленных предприятий, может использоваться в качестве источника тепла горячая вода для обогрева почвы через систему труб, а вода с пониженной температурой — для орошения. В Средней Азии при влагозарядковых поливах в холодное время года или при осенних поливах поливная вода выступает также как дополнительный источник тепла, поскольку имеет более высокую температуру, чем поверхностный слой почвы. Такой прием резко уменьшает амплитуду колебания температуры почвы в течение суток. При возделывании растений в защищенном грунте для дополнительного обогрева применяют пар, различные виды топлива, электроэнергию.
Важное воздействие на тепловой режим почв и приземный слой воздуха оказывают полезащитные лесонасаждения, создавая благоприятный микроклимат, уменьшая годовую и суточную амплитуду колебания температуры.
В южных районах для предупреждения перегрева почвы при-меняют различные приемы затенения почвы и посевов, а также мульчирование почвы белыми материалами, усиливающими отражение солнечной радиации. В качестве мульчи может использоваться при уборке зерновых колосовых солома, которая мелко измельчается и равномерно распределяется на поверхности почвы. Орошение посевов, особенно дождеванием, способствует охлаждению почвы и увеличивает расход тепла на испарение воды.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Источник
