Регулирование температурного режима почвы при орошении борьба с заморозками

Обновлено: 05.10.2024

Приемы регулирования теплового режима в земледелии

Тепловой режим. В земледелии прибегают к регулированию теплового режима. С этой целью применяют приемы, направленные на повышение или понижение температуры почвы, приближая ее к оптимальной для культурных растении, осуществляют борьбу с заморозками на почве и в приземном воздухе. При регулировании теплового режима целесообразно руководствоваться тепловым балансом, важнейшей статьей прихода которого является количество деятельной тепловой энергии получаемой почвой от солнца, а статьями расхода перенос тепла из верхнего слоя почвы в нижележащие горизонты, а также расход тепла на испарение воды, нагревание воздуха, его турбулентное перемешивание.
Практика показывает, что в северных, а иногда в центральных районах часто необходимы приемы, связанные с прогреванием почвы и сохранением тепла в ней, а в южных – с охлаждением почвы в жаркое время. Эффективное средство регулирования теплового режима почвы – ее механические обработки. При рыхлении в почве изменяется объемное соотношение между твердой фазой и скважностью. Это приводит к изменению соотношения между твердой, жидкой и газообразной фазами. Объем, занимаемый воздухом, увеличивается, что приводит к более быстрому прогреванию разрыхленного слоя, так как теплоемкость воздуха во много раз меньше теплоемкости твердой фазы почвы и особенно воды.
К приемам регулирования теплового режима почвы относят также поделку гребней и гряд. Гребнистая поверхность больше выравненной и поэтому в теплое время года быстрее прогревается. Борозды дренируют почву в гребнях, снижая их влажность. Гребни позволяют также искусственно увеличить глубину пахотного слоя.
В условиях избыточного увлажнения прогревание почвы с успехом достигается специальными приемами дренирования. Можно сильно изменить температуру почвы посредством мульчирования ее поверхности. В северных и центральных районах применяют темную мульчу (торф, перегной, темную бумагу), в южных районах – светлую мульчу (соломенную резку, белую бумагу).
На полях с посевом озимых культур и многолетних трав при проявлении снежного покрова можно осуществлять снегозадержание. Рыхлый снег эффективно защищает растения от вымерзания, а почву от глубокого промерзания. Поэтому снегозадержание эффективно также на полях, предназначенных для размещения яровых культур.
На тепловой режим постоянное влияние оказывает внешняя среда: погодные условия и почва, ее механический состав, степень окультуренности и другие свойства, степень облесения территории, наличие полезащитных и других лесных полос, рельеф и экспозиция склона и другие факторы, а также все более развивающаяся производственная деятельность человека: близость городов и промышленных центров, приемы мелиорации, организация территории хозяйства, структура посевных площадей, сроки и качество механических обработок почвы, посевами ухода, борьба с сорными растениями.

Тепловой режим почв — совокупность процессов поступления и отдачи тепла почвой, его распространения и влияния на растения.

Относится к космическим факторам жизни растений. Основным источником тепла на Земле является лучистая энергия Солнца, преобразующаяся в тепло. К источникам тепловой энергия также относятся: тепло, передаваемое атмосферным воздухом, разложение органического вещества почвы, внутреннее тепло планеты, радиоактивные процессы почвы. Последние два источника тепла пренебрежимо малы. Доля тепла, получаемая от атмосферного воздуха также незначительна, хотя иногда оказывает некоторое влияние, например, при перемещении теплых воздушных масс.

Навигация

Роль тепла в жизни растений

Тепловая энергия является фактором протекания физиологических и биохимических процессов в растениях. При низких температурах некоторые процессы сильно затормаживаются, а в других случаях — не начинаются.

Потребность растений в тепле различна. Отличия проявляются не только у разных видов, но и у одной и той же культуры в разные фазы развития.

Таблица. Требования полевых культур к теплу 1 Основы технологии сельскохозяйственного производства. Земледелие и растениеводство. Под ред. В.С. Никляева. - М.: "Былина", 2000. - 555 с.

В зависимости от физиологической реакции растений различают:

  1. минимальную температуру — температура, ниже которой физиологические процессы не происходят;
  2. оптимальную температуру — температура, при которой рост и развитие растения протекают наиболее быстро;
  3. максимальную температуру — температура, выше которых растения резко снижают продуктивность, вплоть до гибели.

Каждая фаза роста и развития характеризуется своими минимальными, оптимальными и максимальными температурами.

Повышение температуры почвы прямо влияет на скорость роста растений. Например, семена ржи прорастают при температуре 4-5 °С в течение 4-х дней, при 16 °С — за сутки. Данное свойства должно учитываться при выборе сроков посева таким образом, чтобы не допустить посев в холодную почву, в которой семена будут долго лежать, не прорастая, с вероятностью загнивания.

Корневая система также реагирует на температуру почвы. Её рост протекает более энергично при относительно невысокой температуре. Так, корневая система овса при температуре почвы 12-14 °С была в 1,5 раза меньше, чем при 6-8 °С. Наибольшая масса клубней картофеля формируется при температуре не более 15-20 °С.

Для хорошего роста корней температура почвы должна быть немного ниже температуры воздуха надземной части растения. Для конопли при появлении всходов минимальная температура почвы равна 2-3 °С, для яровых зерновых и гороха — 4-5 °С.

Формирование репродуктивных органов происходит при минимальных температурах: у конопли, яровых зерновых и гороха — 10-12 °С, гречихи, подсолнечника, кукурузы, проса — 12-15 °С, риса, хлопчатника — 13-20 °С. Во время плодоношения для большинства культур достаточна температура 10-12 °С, для риса и хлопчатника 15-20 °С.

Для большинства культур оптимальная температура составляет 20-25 °С. При температуре выше 30 °С наблюдается торможение развития. Превышение оптимальных температур приводит к резкому увеличению интенсивности дыхания и расходу органического вещества, что сказывается сокращении нарастания зеленой массы. Температуры выше 50-52 °С приводят к гибели растений.

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.

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.


Тепловой режим почвы оказывает существенное влияние на жизнь и развитие растений, физические, химические и биологические процессы в почве. Поэтому управление тепловым режимом почвы имеет большое практическое значение для сельского хозяйства. Регулируя тепловой режим почвы, можно оказать некоторое воздействие и на температуру приземного слоя воздуха.

Основоположником идеи изменения и улучшения теплового режима и в целом климата почвы является А.И. Воейнов, который большое значение в этих процессах придавал растительности, снежному покрову, осушению болот на севере и орошению почв на юге. Большим вкладом в изучение проблемы тепловой мелиорации почв явились работы П.И. Колоскова, Г.Т. Селянинова, А.М. Шульгина, А.Ф. Чудновского, В.Н. Димо и многих других исследователей.

Основная задача регулирования температуры почвы состоит в том, чтобы создать благоприятные условия для роста и развитии растений. Летом в северных областях регулирование должно быть направлено преимущественно на повышение температуры почвы, а в южных – на ее понижение.

Регулирование температуры почвы можно осуществлять агротехническими, мелиоративными приемами, техническими средствами и рядом других способов. Большое значение в регулировании температуры почвы имеет растительность, в частности лесные полосы. Лесные полосы понижают температуру летом не только в почве под лесной полосой, но и в межполосных пространствах. Подобное влияние на температуру почвы в зимний период оказывают кулисные растения и высокая стерня, оставленная после уборки хлебов.

Большое влияние на температурный режим почвы оказывает ее обработка. Вспаханные почвы в теплое время года лучше прогреваются по сравнению с нераспаханными. При этом температура поверхности распаханной почвы днем выше, а ночью ниже нераспаханной почвы. Температуру почвы можно регулировать с помощью рыхления и уплотнения. Рыхление поверхностного слоя почвы способствует понижению ее температуры днем и повышению ночью. Уплотнение (прикатывание) производит обратное действие. Чем меньше влажность почвы, тем выше разность температур между рыхлой и плотной почвой. Регулирование температуры почвы можно осуществлять также мульчированием, т.е. покрытием поверхности почвы тем или иным материалом (торфяной крошкой, соломой, листьями, навозом, древесными опилками, пленками из полимеров и пластмасс и другими средствами). Мульчирование не только изменяет тепловой режим, но и уменьшает испарение, уплотнение почвы и образование корки, улучшает условия жизнедеятельности микрофлоры, способствует образованию доступных для растений питательных веществ, является средством борьбы с сорняками и т.д. Урожай сельскохозяйственных культур при мульчировании заметно повышается.

Важным средством регулирования температуры почвы является орошение сельскохозяйственных культур. При поливе температура почвы снижается на глубину до 30 см и более. По наблюдениям В.Е. Казанова, средняя месячная температура поверхности почвы при орошении многолетних трав в районе Алматы летом былa на 10–11 °С ниже, чем без орошения; в отдельные дни эта разность достигала 20–22 °С. Для защиты всходов или молодых растений от сильного действия прямых солнечных лучей применяют затенение почвы навесами, щитами, соломой и другими средствами.

Благоприятный тепловой режим для теплолюбивых культур можно создать размещением их на южных, хорошо прогреваемых склонах.

В овощеводстве для утепления почвы и приземного слоя воздуха, особенно в условиях закрытого грунта, применяется биотопливо, водяной, паровой и электрический обогревы и пленочные укрытия.

Большое значение в регулировании теплового режима почвы в холодное время года принадлежит снежным мелиорациям. При помощи снегозадержания защищают зимующие культуры от действия низкой температуры, уменьшают промерзание почвы, увеличивают ее влажность и повышают урожайность сельскохозяйственных растений.

Читайте также: