1.2.5. Тепловий режим ґрунту


Повернутися на початок книги
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 
15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 
30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 
45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 
60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 
75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 
90 91 92 

Загрузка...

Тепло як джерело енергії необхідне для росту та розвитку рослин, для мікроор-ганізмів, які населяють ґрунт, синтезу органічних речовин у листках, утворення вро-жаю. Інтенсивність найважливіших фізіологічних процесів (фотосинтезу, дихання, транспірації) залежить від температури рослин і навколишнього середовища. Підви-щення температури до певної величини (оптимуму) сприяє активізації зазначених вище процесів. У подальшому в разі її підвищення нормальна життєдіяльність рос-лин порушується, а якщо температура ще більше підвищується, то проходять незво-ротні порушення обміну речовин, які призводять до загибелі рослин. Найбільш спри-ятливим виявилося підвищення температури ґрунту 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 ґрунту для пророс-тання і подальшого розвитку (табл. 4).

Температура ґрунту помітно впливає на ріст коренів. Більше розвинута коренева система краще використовує вологу та поживні речовини. З підвищенням темпера-тури інтенсивність дихання зростає, і нормальна співзалежність з асиміляцією пору-шується. Це призводить до непродуктивної витрати органічної речовини і зменшен-ня нарощування маси.

У зв’язку з тим, що в ґрунті міститься велика кількість корисних мікроорганізмів, виникає практична зацікавленість у відношенні їх до температури навколишнього середовища. Як високі, так і низькі температури мікроорганізми переносять неодна-ково. 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 f С          З’явлення сходів при FС

Пшениця, жито, ячмінь, овес, конюшина, люцер-на, 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

В. П. Гудзь, І. Д. Примак, Ю. В. Будьонний, С. П. Танчик «Землеробство»

Для життєдіяльності мікроорганізмів сприятливі невеликі коливання температу-ри ґрунту. Це, як правило, спостерігається на висококультурних ґрунтах із значним вмістом органіки.

До теплових властивостей ґрунту належать: поглинання теплової енергії; тепло-ємність; теплопровідність; температуропровідність; тепловипромінювання. Теплові властивості ґрунту 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 власти-востей ґрунту протягом року на 20, щільність — на 50%, вологість здатна змінити їх в окремих випадках у 10–15 разів.

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

Землеробство володіє значними засобами поліпшення теплового режиму: раціо-нальний обробіток ґрунту, снігонагромадження, снігорозподіл, регулювання танення снігу, різні способи і норми висіву, чергування рослин у сівозміні, застосування сис-теми добрив та ін.

Основним джерелом тепла для ґрунту є сонячна радіація. Надходження її до ґрунту 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 ґрунті є виділення його мі-кроорганізмами в процесі їхньої життєдіяльності. Утворення тепла за цих умов зу-мовлюється 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 над-ходить у навколишнє середовище у вигляді тепла.

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

Надходження і витрати тепла в ґрунті забезпечуються багатьма фізичними яви-щами. Тому прийнято користуватися основними складовими теплового балансу в найбільш типових умовах. До них належать: 1) радіаційний баланс, під яким розумі-ють суму прямої і розсіяної сонячної радіації за винятком відбитої радіації і ефектив-ного випромінювання; 2) проникнення тепла в більш глибокі шари ґрунту і тепловий потік з глибини до поверхні (теплообмін у ґрунті); 3) теплообмін ґрунтової поверхні з повітрям, що відбувається в основному внаслідок термічної конвенсії. Коефіцієнт обміну пов’язаний, зокрема, із станом поверхні ґрунту, 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 ґрунтовою поверхнею має повітря при горизонтальному його переміщенні над ґрунтом. Різниця в температурах повітря, що переміщується, і по-верхні землі створює прогрівання або охолодження.

Як протягом доби, так і за рік найбільші зміни температури відбуваються у верхньому шарі ґрунту. 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 ґрунтах. Річні коливан-ня залежно від широти та температуропровідності ґрунту можуть досягти значної

1. Наукові основи землеробства

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 ґрунту. Гли-бина промерзання залежить від багатьох причин і насамперед від товщини снігового покриву, сили та тривалості морозів. На півдні ґрунти промерзають на 10-50 см, а півночі — на 30-100 см. Дуже швидке і глибоке промерзання ґрунту негативно впли-ває на розвиток культурних рослин.

Умови, які визначають добре нагромадження і збереження води в ґрунті, одно-часно є умовами, що створюють добрий повітряний і тепловий режими. Структурні ґрунти достатньо розпушені, характеризуються доброю аерацією, менше нагрівають-ся при високих температурах, а при низьких повільніше охолоджуються, вони мають добру вологоємність, водопроникність і повітроємність. Висока вологість ґрунту при одночасній добрій аерації створюють помірний тепловий режим.

З підвищенням температури зменшується поверхневий натяг води і поліпшу-ється її капілярний рух. Висушування ґрунту підсилює процес коагуляції колоїдів і дещо поліпшує агрегатний стан ґрунту. Зміна температури збільшує (за умов охоло-дження) або зменшує (при нагріванні) розчинність вуглекислоти і кисню в ґрунтовій воді, і тим самим змінює повітряний режим. Тому зяблеву оранку краще обробляти на весні. За умов промерзання відбувається перерозподіл води в ґрунті і підтягуван-ня її до верхніх шарів.

Отже, водний, повітряний, тепловий і поживний режими тісно пов’язані між со-бою і на високоокультурених ґрунтах з хорошими фізичними властивостями вони найкраще відповідають вимогам сільськогосподарських культур.

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

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