Факторы, влияющие на тепловой режим почвы
Модуль 2
Тема 1. Влияние температуры на рост и развитие растений
2.1. Процесс нагревания и охлаждения почвы.
2.2. Факторы, влияющие на тепловой режим почвы.
2.3. Приемы регулирования теплового режима.
Процесс нагревания и охлаждения почвы
Все физиологические процессы в растениях протекают при определенных температурах.
В потребности растений к теплу можно выделить 3 кардинальные точки:
1. Температурный минимум – температура, ниже которой растение не может вегетировать.
2. Температурный оптимум – оптимальные условия роста.
3. Температурный максимум – наивысшая температура, выше которой растение не может существовать.
Исследованиями установлено, что у некоторых лишайников фотосинтез может протекать при -250С. У высокогорных растений фотосинтез идет при температуре -50С. Ячмень, горох - + 1 – 20С, хлопчатник ок. + 120С. Темп роста растений повышаются до определенной температуры (+ 200С), а потом замедляются. Аналогично и фотосинтез. При температуре + 340С у кукурузы наблюдается стерильность пыльцы. Высокая температура в период налива зерна приводит к запалу и захвату зерна.
Пониженная температура приводит к гибели озимых культур. Отрицательно влияет и плюсовая температура (приводит к выпреванию озимых).
Озимая пшеница на глубине узла кущения может переносить температуру – 18 – 200С, озимая рожь t = - 23 – 240C/
Зимний период у озимых – дневальный период.
Температура, при которой повреждаются плодовые культуры (кора, камбий и т. д.):
-яблоня – 35 – 400С
-груша – 25 - 300С
-вишня – 300С
-абрикос – 250С
-орех – 23 – 250С
-виноград – 12 – 200С
-черешня – 25 – 300С
Иногда повреждаются корневая система. Часто повреждаются плодовые почки (особенно у косточковых пород).
Температура влияет и на прорастание семян. Культуры делят на:
Культуры ранних сроков сева – прорастают при температуре почвы 1 – 20С; всходы появляются при 2 – 50С (яровая пшеница, ячмень ,овес, горох, вика).
Культуры средних сроков сева прорастают при температуре 5 – 70С (сахарная свекла, подсолнечник, кориандр, картофель).
Культуры поздних сроков посева прорастают при температуре 10 – 120С, всходы – при температуре 12 – 150С (кукуруза, просо, соя, гречиха).
Если кукурузу рано высеять в холодную почву, то семена часто плесневеют, очень сильно повреждаются, проволочником.
Температура оказывает влияние и на скорость прорастания семян.
Яровая пшеница Кукуруза
60 – 25 дней 120 – 21 день
100 – 12 дней 180 – 8 – 9 дней
140 – 8 дней
180 – 6 дней
Влияние температуры на урожайность
Прогрев почвы до 20 – 240С повышает урожайность в 2 раза (теплолюбивых в 2 – 3 раза).
Снижение оказывает влияние и на распространение болезней и вредителей, на интенсивность поступления питательных веществ (при температуре 50С поступления N и P в 3 раза меньше, чем при 200С).
По характеру температурной кривой (складывается в процессе роста и развития) можно выделить 3 группы растений:
- Растения, развивающиеся в условиях ровного хода температуры (в течение всего года) – тропические растения.
- Развиваются при низкой температуре, а после перезимовки продолжается развитие при более высоких температурах – озимые.
- Развиваются весной при невысокой температуре, а интенсивное развитие происходит при высоких температурах.
Потребность растений в тепле выражается биологической суммой температур (суммой активных температур). Сумма среднесуточных t воздуха > 100С за период вегетации.
Яровая пшеница на широте f = 550 = 14000С на 10 широты ± 200С
Белгород f = 510
55 – 51 = 4 х 200 = 800
1400 + 80 = 14800С
Архангельск f = 600
60 – 55 = 5 х 20 = 1000
1400 – 100 = 13000С
Факторы, влияющие на тепловой режим почвы
Основной источник тепла – солнечная радиация. Дополнительный источник излучение атмосферы, дождь, внутреннее тепло земли.
Между поверхностью почвы и ее нижними слоями наблюдается теплообмен – инсоляция (верхний слой более теплый летом) и когда внутренние слои более теплые – излучение (зимой).
Тепловой режим почвы зависит от тепловых свойств почвы
1. Теплоемкость
Соб – объемная теплоемкость почвы.
Соб = Суд х d. Это количество тепла необходимое для нагревания 1 м3 на 10С, Дж/м3.
Суд – удельная теплоемкость почвы – количество тепла, необходимое для нагревания 1 кг почвы на 10С, Дж/кг.
У минимальной части Суд = 2 – 2,5 Дж/кг.
Теплоемкость почвы зависит от содержания воды и воздуха в почве. Чем она влажнее, тем выше теплоемкости воздуха в 3000 раз.
2. Теплопроводность – способность почвы передавать тепло от одного слоя к другому.
Теплопроводность зависит от минерального состава, от содержания воды и воздуха.
Теплопроводность воздуха < теплопроводности воды в 25 раз.
< теплопроводности льда в 100 раз
Глинистые почвы имеют большую теплоемкость и теплопроводность, а песчаные – низкую теплоемкость и плохую теплопроводность. Так как песчаные имеют низкую теплоемкость, то весной они прогреваются быстрее.
Изменение температуры в течение суток называется суточным ходом температуры. В этом ходе можно выделить 2 точки: t min (перед восходом солнца) и t max (примерно 13 ч.)
Многолетние анализы хода t позволяют делать некоторые прогнозы.
Годовой ход температуры – изменение t0 в течении года: t min (январь) и t max (июль). Определяется приходом солнечной радиации в течении года.
Амплитуда хода t0 – резкость между максимумом и минимумом t0 годового и суточного хода.
На амплитуду суточного хода t влияют:
1. Время года (летом больше, зимой – меньше).
2. Географическая широта – связана с полуденной высотой солнца (на экваторе больше, в полярных районах - меньше).
3. Рельеф местности: Южные склоны нагреваются сильнее, северные – слабее; западные сильнее, восточные – слабее.
4. Растительный и снежный покров: под растительным и снежным покровом амплитуда меньше.
5. Теплоемкость и теплопроводность почвы (в обратной зависимости).
6. Цвет почвы: у темных почв амплитуда больше
7. Сухие и рыхлые почвы имеют большую амплитуду, чем плотные и влажные.
8. Облачность: в пасмурную погоду амплитуда меньше, чем в солнечную.
9. Ветер.
Данные факторы могут смещать время min и max температуры.
Эти же факторы влияют и на годовую амплитуду.