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

С_об – объемная теплоемкость почвы.

С_об = С_уд х d. Это количество тепла необходимое для нагревания 1 м³ на 1⁰С, Дж/м³.

С_уд – удельная теплоемкость почвы – количество тепла, необходимое для нагревания 1 кг почвы на 1⁰С, Дж/кг.

У минимальной части С_уд = 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.