Оптимизация температурного режима почвы может быть осуществлена тремя путями

Оптимизация температурного режима почвы может быть осуществлена тремя путями

Знание тепловых свойств почвы позволяет использовать различные агротехнические приемы, существенно влияющие на тепловой режим почвы.
Основными факторами, определяющими способность почв проводить и аккумулировать тепло, являются их механический, минералогический состав, а также влажность и плотность.
Чем меньше плотность почвы, тем менее плотно прилегают частицы друг к другу, тем меньше ее теплопроводность. Теплопроводность – это способность почв проводить тепло от слоя к слою при разности температур между слоями. Чем меньше теплопроводность почвы, тем интенсивнее она прогревается или выхолаживается в верхних слоях, тем выше или ниже температура поверхности почвы.
Почвы с низкой теплопроводностью, например торфянистые, медленно нагреваются. Суточная температурная волна в них распространяется на незначительную глубину: до 20 – 30 см. В результате в таких почвах наблюдается перегрев верхних слоев и пониженные температуры более глубоких слоёв в дневные часы в теплое время года.
К таким плохо прогревающимся почвам следует отнести, кроме торфянистых, также тяжелые глинистые и суглинистые почвы. Эти почвы из-за их низкой теплопроводности и высокой теплоёмкости называют холодными, а песчаные, быстро подсыхающие, — теплыми.
Однако более влагоемкие и водоудерживающие суглинистые почвы при прочих равных условиях промерзают значительно меньше, чем песчаные.

Существуют агротехнические, агромелиоративные и агрометеорологические приемы активного влияния на тепловой режим почв.

Наиболее доступные агротехнические приемы для активного воздействия на тепловой баланс почвы.
1. Создание гребнистой поверхности способствует повышению температуры в верхних слоях почвы. Температура почвы на гребнистой поверхности на 3 — 5° С выше, чем на ровных участках.
2. Глубина основной и поверхностной обработки. Ранневесеннее боронование и рыхление почвы усиливают ее прогревание. При вспашке или культивации происходит нарушение однородности почвы по глубине — изменяется плотность, общая пористость и пористость аэрации. Это приводит к снижению теплопроводности и изменению теплоемкости почвы. Разность в температуре нагрева почвы с различной мощностью пахотного горизонта будет пропорциональна глубине обработки.
3. Прикатывание верхнего слоя почвы в тёплое время года повышает теплопроводность уплотненного слоя. Этим приемом можно повысить температуру на 3 — 5°С в — 10 — сантиметровом слое, залегающем ниже уплотненной прослойки.
4. Температуру почвы можно значительно изменить мульчированием (покрытием поверхности почвы различными материалами: полимерными пленками, торфом, соломой, опилками и др.). Черная мульча уменьшает отражательную способность почвы и способствует ее нагреву, белое покрытие может служить средством снижения избыточного нагревания почвы.
5. Повышению температуры почвы способствует применение больших доз органических удобрений. Тепло выделяется 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.
6. Распространенным агрометеорологическим приемом является создание дымовых завес, снижающих излучение тепла из почвы и предохраняющих растения от заморозков.
7. Увеличение влажности почвы путем обычного полива или орошения ведет к значительному снижению температуры в результате затрат тепла на нагревание и испарение воды. Однако при глубоких предзимних влагозарядковых поливах наблюдается другая картина. 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.
8. Накопление ровного и достаточно мощного слоя снега уменьшает глубину промерзания почвы, повышает ее температуру зимой и ускоряет оттаивание весной. Толщина снега в 1см удерживает воздействие температуры в 0, 4 — 1 градус. Так, при толщине снега 24 см на его поверхности температура была —26,8°С, а под снегом на поверхности почвы —13,8°С. При толщине снега в 50см и более температура у земли остаётся постоянной: от -5 до +5 градусов. Весной при наличии мощного снегового покрова (80-100 см) происходит оттаивание почвы снизу вверх за счет внутреннего тепла земли, а также сверху, за счет инфильтрации талых вод.

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.

Источник

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

Оптимизация температурного режима почвы

Оптимизация температурного режима почвы

Улучшение температурного режима почвы может быть осуще­ствлено следующими способами:

1) изменением теплообмена между почвой и воздухом при помощи различных теплоизоляции;

2) изменением радиационных свойств почвы (ее альбедо) пу­тем рыхления, изменения цвета поверхности почвы и др.;

3) увлажнением или осушением почвы, вследствие чего меня­ется расход тепла на испарение и почва соответственно охлаж­дается или нагревается.

Температурный режим почвы в разных климатических зонах регулируется для различных целей. На севере целесообразно по­вышать температуру почвы, особенно весной, чтобы раньше про­извести посев и посадку и создать наиболее благоприятные усло­вия для прорастания, укоренения и развития растений. На юге,

Рис. 17. Влияние температуры поч­вы на поступление в растения пита­тельных элементов (°/₀ от поглоще­ния при температуре 20° С) (по 3. И. Журбицкому).

наоборот, избыточное количество тепла может угнетать растения. Поэтому здесь целесообразно применять приемы, направленные на понижение температуры поверхности и пахотного слоя почвы.

В районах вечной мерзлоты, по исследованиям П. И. Колоско-ва, снятие дернины и распашка приводят к повышению темпера­туры почвы и снижению уровня мерзлоты. Зимой в этих целях организуется снегозадержание, способствующее уменьшению ох­лаждения почвы. В Заполярье (в районе Воркуты) снятие торфя­ного покрова увеличивает температуру почвы в среднем за теп­лый период на 0,5—1,0 °С.

Рекомендуемые файлы

Различные виды обработки почвы по-разному влияют на ее температурный режим. Рыхление почвы на глубину 2—4 см сни­жает температуру в слое 3—5 см на I—3°С (летом больше, чем весной), а прикатывание повышает температуру на I—2°С.

Температуру почвы можно регулировать также путем мульчи­рования, т. е. покрытия ее поверхности торфом, соломой, битум­ной эмульсией и др. В зависимости от цвета мульчи температура почвы уменьшается или увеличивается. Например, средняя месяч­ная максимальная температура почвы на глубине 3 см в июле на контрольном немульчированном участке составила 32,0 °С, на участке, посыпанном каменноугольной пылью, 36,2 °С, а на посы­панном известью — только 25,6 °С. В засушливые жаркие годы под мульчей из соломы влажность почвы на 6—7% выше, а тем­пература в дневные часы на 6—7°С ниже, чем на немульчирован­ном участке.

Для повышения температуры светлые почвы зачерняют торфя­ной мульчей, битумной эмульсией. Зачернение снижает альбедо сухих глинистых почв в ясные дни с 20 до 5% и увеличивает по­глощение радиации на 15%. Опыты в Кольском филиале АН СССР показали, что в темноокрашенных почвах увеличивает­ся содержание нитратов, подвижного фосфора и калия, что спо­собствует лучшему развитию растений.

Если Вам понравилась эта лекция, то понравится и эта — Нервная система.

Полиэтиленовые прозрачные пленки, используемые для умень­шения теплообмена между почвой и воздухом, способствуют по­вышению температуры и влажности верхнего слоя почвы. В вы­сокогорных районах Грузии под пленкой температура на глубине 10 см днем на 8—10 °С выше, чем на контрольном участке. В хо­лодных парниках (без навоза), закрытых стеклянными рамами, температура почвы повышается на 5—6°С.

Одним из способов повышения температуры почвы является создание гребней и гряд, что увеличивает площадь деятельного слоя на 20—25%, повышает поглощение солнечной радиации, уменьшает влажность почвы. По данным опыта в Хибинах, тем­пература почвы в гребнях в среднем за период вегетации на 2—3 °С выше, чем на ровном поле.

Большое влияние на температуру почвы оказывает орошение. Опыты в Херсоне и Тирасполе показали, что на орошаемых участ-78

ках после полива температура почвы ниже, чем на богарных. На поверхности почвы понижение составляло 16—19 °С, на глубине 10 см 5—7°С, а на глубине 20 см 2—3°С. Дренирование заболо­ченных участков в летние месяцы повышает температуру пахот­ного слоя почвы, особенно ее поверхности. Широко и эффективно применяется этот прием в нечерноземной зоне.

Некоторое понижение температуры почвы наблюдается под влиянием^ лесных полос, за счет более мощного травостоя и по­вышенной влажности почвы в межполосных пространствах по сравнению с открытыми полями.

В настоящее время перечисленные методы регулирования и оптимизации температурного режима почвы все шире применя­ются в сельскохозяйственном производстве.

Источник

Значение температуры почвы

Значение температуры почвы. Методы оптимизации температурного режима почв

Влияние температуры почвы на растения

Температура почвы является одним из важнейших факторов жизни растений и почвенных микроорганизмов. Прорастание се­мян начинается только при прогревании почвы до определенных значений, свойственных данному виду растений. Скорость про­растания семян возрастает с повышением температуры почвы, что обусловливает сокращение продолжительности периода от посева до появления всходов. Например, семена кукурузы при заделке их в увлажненную почву на глубину 4 см при темпера­туре 12° С дают всходы через 21 день, а при температуре 18° С — через 8—9 дней (рис. 16). Кущение многих злаков наиболее ин­тенсивно происходит при температуре 15—20° С.

Температурный режим почвы

Пониженная температура „ в зоне корней задерживает рост подземных органов. Опы­ты, проведенные А. И. Корови- •» ным в Карелии (Петрозаводск, 1960 г.), показали, что подо­грев почвы в открытом грунте до 20—24° С повысил урожай * 8 холодостойких культур в 2 ра­за, теплолюбивых в 2—3 раза по сравнению с необогревае­мой почвой. Охлаждение поч- ^ вы до 6—10° С для холодостой­ких и 10—14° С для теплолю­бивых культур снижало уро­жай в 2—3 раза. 10

Снижение температуры поч­вы на глубине узла кущения озимых ниже критических зна­чений (—16. —18° С для В •большинства сортов озимой / пшеницы, —22 . —25° С для ржи) вызывает их вымерзание. Наоборот, длительное нахож­дение озимых под снегом при температуре на глубине узла кущения, близкой к 0° С, вызы­вает гибель растений от выпревания.

Высокая температура почвы (выше оптимальной) действует на растения отрицательно, вызывая замедление развития семян. При высокой температуре почвы происходит вырождение карто­феля, что приводит к получению недоброкачественных клубней.

Тесно связаны с температурным режимом также распростра­нение и вредоносность болезней и вредителей сельскохозяйствен­ных растений. Так, у ряда теплолюбивых культур (кукуруза, хлопчатник) болезни проростков и повреждение семян плесенью проявляются при низких температурах (в холодные вёсны), когда термические условия неблагоприятны для растения.

Вредители растений, личинки которых находятся в почве, в зависимости от температуры могут принести больший или мень­ший вред. Например, проволочники (личинки жука щелкуна) при невысокой температуре почвы поднимаются в ее верхние слои и повреждают семена, проростки и корни кукурузы. При повы­шении температуры проволочники уходят в нижние, менее про­гретые горизонты почвы.

Рекомендуемые файлы

Температура почвы оказывает большое влияние и на процесс поглощения растениями элементов минерального питания, т. е. на

Рис. 16. Зависимость продолжитель­ности периода посев — всходы ку­курузы (у) от средней за этот пе­риод температуры почвы (х) при глубине заделки семян 4 см.

эффективность удобрений. Так, поступление в растения азота и фосфора при температуре почвы 5° С почти в 3 раза меньше, чем при температуре 20° С (рис. 17). Выдающийся ученый Д. Н. Прянишников в монографии «Агрохимия» (1952 г.) отмечал, что темпе­ратура почвы, кроме прямого влияния на деятельность кор­невой системы, играет боль­шую роль в биологических и химических процессах, опре­деляющих направление и ско­рость превращения питатель­ных веществ в почве. Усиление жизнедеятельности микроорга­низмов, использование азота и фосфора возрастает с повы­шением температуры почвы. Широкое применение удоб­рений и средств борьбы с вре­дителями и болезнями расте­ний вызывает необходимость учета температуры почвы для наиболее эффективного их исполь­зования. Приведенные примеры указывают также на необходи­мость учета информации о температурном режиме почвы для пра­вильной оценки условий, в которых произрастают сельскохозяй­ственные растения.

Влияние температуры почвы на растения

Температура почвы является одним из важнейших факторов жизни растений и почвенных микроорганизмов. Прорастание се­мян начинается только при прогревании почвы до определенных значений, свойственных данному виду растений. Скорость про­растания семян возрастает с повышением температуры почвы, что обусловливает сокращение продолжительности периода от посева до появления всходов. Например, семена кукурузы при заделке их в увлажненную почву на глубину 4 см при темпера­туре 12° С дают всходы через 21 день, а при температуре 18° С — через 8—9 дней (рис. 16). Кущение многих злаков наиболее ин­тенсивно происходит при температуре 15—20° С.

Температурный режим почвы

Пониженная температура „ в зоне корней задерживает рост подземных органов. Опы­ты, проведенные А. И. Корови- •» ным в Карелии (Петрозаводск, 1960 г.), показали, что подо­грев почвы в открытом грунте до 20—24° С повысил урожай * 8 холодостойких культур в 2 ра­за, теплолюбивых в 2—3 раза по сравнению с необогревае­мой почвой. Охлаждение поч- ^ вы до 6—10° С для холодостой­ких и 10—14° С для теплолю­бивых культур снижало уро­жай в 2—3 раза. 10

Снижение температуры поч­вы на глубине узла кущения озимых ниже критических зна­чений (—16. —18° С для В •большинства сортов озимой / пшеницы, —22 . —25° С для ржи) вызывает их вымерзание. Наоборот, длительное нахож­дение озимых под снегом при температуре на глубине узла кущения, близкой к 0° С, вызы­вает гибель растений от выпревания.

«Ведьмы» — тут тоже много полезного для Вас.

Высокая температура почвы (выше оптимальной) действует на растения отрицательно, вызывая замедление развития семян. При высокой температуре почвы происходит вырождение карто­феля, что приводит к получению недоброкачественных клубней.

Тесно связаны с температурным режимом также распростра­нение и вредоносность болезней и вредителей сельскохозяйствен­ных растений. Так, у ряда теплолюбивых культур (кукуруза, хлопчатник) болезни проростков и повреждение семян плесенью проявляются при низких температурах (в холодные вёсны), когда термические условия неблагоприятны для растения.

Вредители растений, личинки которых находятся в почве, в зависимости от температуры могут принести больший или мень­ший вред. Например, проволочники (личинки жука щелкуна) при невысокой температуре почвы поднимаются в ее верхние слои и повреждают семена, проростки и корни кукурузы. При повы­шении температуры проволочники уходят в нижние, менее про­гретые горизонты почвы.

Температура почвы оказывает большое влияние и на процесс поглощения растениями элементов минерального питания, т. е. на

Рис. 16. Зависимость продолжитель­ности периода посев — всходы ку­курузы (у) от средней за этот пе­риод температуры почвы (х) при глубине заделки семян 4 см.

эффективность удобрений. Так, поступление в растения азота и фосфора при температуре почвы 5° С почти в 3 раза меньше, чем при температуре 20° С (рис. 17). Выдающийся ученый Д. Н. Прянишников в монографии «Агрохимия» (1952 г.) отмечал, что темпе­ратура почвы, кроме прямого влияния на деятельность кор­невой системы, играет боль­шую роль в биологических и химических процессах, опре­деляющих направление и ско­рость превращения питатель­ных веществ в почве. Усиление жизнедеятельности микроорга­низмов, использование азота и фосфора возрастает с повы­шением температуры почвы. Широкое применение удоб­рений и средств борьбы с вре­дителями и болезнями расте­ний вызывает необходимость учета температуры почвы для наиболее эффективного их исполь­зования. Приведенные примеры указывают также на необходи­мость учета информации о температурном режиме почвы для пра­вильной оценки условий, в которых произрастают сельскохозяй­ственные растения.

Источник