24.4. Теплота

 

За відношенням  до теплоти різні рослини  мають свої особ- ливості, які треба враховувати при доборі культур для вирощу- вання в окремих  зонах землеробства,  визначенні строків  сівби. Відразу після сівби необхідна певна температура ґрунту для про- ростання і подальшого розвитку  насіння (табл. 63).

Температура ґрунту позитивно впливає на ріст коренів рослин.

Більш розвинута  коренева  система  рослин краще використовує

 

Таблиця 63

Мінімальні температури для проростання насіння і появи сходів різних культур

 

 

Культура

Температура, °С

проростання насіння

 

появи сходів

Пшениця, жито, ячмінь, овес, ко- нюшина, люцерна, вика яра, го- рох, сочевиця, гірчиця, коноплі

 

0–1

 

2–3

Буряки, люпин, льон, гречка, кор- мові боби

 

3–4

 

6–7

Картопля, соняшник

5–6

8–9

Кукурудза, просо, соя, могар, су- данська трава

 

8–10

 

10–11

Сорго, квасоля

10–12

12–13

Рис, арахіс, бавовник

12–14

14–15


 

вологу та поживні речовини з ґрунту. При значному підвищенні температури  інтенсивність  дихання рослин  зростає,  внаслідок чого порушується процес асиміляції і відбувається непродуктив- на витрата органічної речовини, в зв’язку з чим наростання маси рослин зменшується.

Встановлено, що не лише низькі температури  ґрунту, а й ви-

сокі (вище певної межі) є несприятливими  для розвитку  рослин. Найсприятливішим виявилось підвищення температури ґрунту при вирощуванні пшениці до 30°С, жита — до 20, ячменю — до 25°С.

У зв’язку з тим що в ґрунті міститься значна кількість корисних

мікроорганізмів, треба знати вплив на них температури навколиш- нього середовища. Як високі, так і низькі температури мікроорга- нізми витримують неоднаково. Згубними для них є високі темпе- ратури,  а низькі  — тільки призупиняють  їх життєдіяльність.  Для життєдіяльності  ґрунтових мікроорганізмів сприятливими  є неве- ликі коливання температури  ґрунту. Це характерно для високоо- культурених ґрунтів з великим вмістом органічних речовин.

До теплових властивостей  ґрунту належить: поглинання  теп-

лової енергії, відбиваюча здатність, теплоємкість, теплопровідність, температуропровідність, тепловипромінювання. Теплові власти- вості ґрунту залежать насамперед від співвідношення у ньому води, повітря та твердої частини, а також хімічного  та гранулометрич- ного складу, кольору, ступеня затінення тощо. На практиці часто доводиться  рахуватися з впливом вологості  ґрунту на його  теп- лові характеристики. Водночас температура  змінює  термічні по- казники  ґрунту протягом  усього року на 20%, а пористість  — на

50% (у деяких випадках вологість зменшує їх у 10–15 разів).

У землеробстві  для поліпшення теплового режиму ґрунту за- стосовують такі заходи: обробіток, снігонакопичення, снігороз- поділ, регулювання танення снігу, різні способи  та норми висіву насіння, чергування рослин у сівозміні, застосування системи добрив тощо.

Важливим джерелом теплоти для ґрунту є сонячна радіація. Надходження її у ґрунт змінюється залежно від часу доби та широти, стану атмосфери — її щільності, хмарності, наявності туману, пилу і т.п. Істотним джерелом теплоти в ґрунті є виділен- ня її мікроорганізмами в процесі  їх життєдіяльності.  Утворення теплоти за цих умов  зумовлюється  неповним  використанням


 

енергії,  окисленням  органічних  речовин під час різних процесів у клітинах. На внутрішньоклітинні  процеси затрачається 15–50% загальної кількості перетвореної мікробами  енергії, а решта її надходить у навколишнє середовище у вигляді теплоти. Усі інші джерела теплоти для ґрунту (наприклад, теплота змочування, внутрішня теплота земної кулі, випадання теплого дощу) мають невелике значення.

Надходження теплоти в ґрунт і її витрати забезпечуються  ба-

гатьма фізичними явищами. Тому до основних критеріїв теплово- го балансу відносять: радіаційний баланс — суму прямої і розсія- ної сонячної радіації, крім відбиваючої радіації та ефективного випромінювання, проникнення теплоти у більш глибокі шари ґрунту та проникнення  теплового  потоку з глибини до поверхні (тепло- обмін у ґрунті). Спрямованість цих потоків у ґрунті неоднакова протягом доби і змінюється по сезонах, теплообмін ґрунтової по- верхні з повітрям відбувається переважно внаслідок термічної конвекції. Коефіцієнт обміну залежить, зокрема, від стану поверхні ґрунту, напряму вітру, градієнта температури повітря і землі; теп- лоти випаровування — витрат теплоти на випаровування або ви- ділення його під час конденсації водяної пари та утворення інею; теплообміну з ґрунтовою поверхнею повітря при горизонтально- му переміщенні  над ґрунтом.  Різниця температур  повітря та по- верхні ґрунту сприяє його прогріванню  або охолодженню.

Найбільші зміни температури повітря протягом  доби та за рік

відбуваються у верхньому шарі ґрунту. Добові коливання темпе- ратури у весняно-літній період досягають глибини 70–100 см, але помітно нівелюються уже на глибині понад 20 см. Ці коливання неоднакові у різних зонах та на різних типах ґрунтів. Річні коли- вання температури залежно від широти і температуропровідності ґрунту можуть досягати глибини 5 і більше метрів. Узимку на глибині 60–100–150 см температура ґрунту залишається вищою, ніж у верхніх його шарах.

Велике значення для озимих культур має промерзання  і роз- мерзання ґрунту. Глибина промерзання ґрунту залежить від ба- гатьох причин і насамперед від товщини снігового  покриву, сили та тривалості морозів.  На півдні ґрунти промерзають  на глибину

10–15 см, на півночі — 30–80–100  см. Занадто глибоке промер- зання ґрунту негативно впливає на розвиток культурних рослин.


 

Умови,  які сприяють  накопиченню  і збереженню  води  в ґрунті, одночасно  є умовами задовільного  повітряного  і тепло- вого режимів. Структурні ґрунти, достатньо пухкі, характеризу- ються доброю аерацією, менше нагріваються при високих тем- пературах, а при низьких  — повільніше охолоджуються,  мають добру вологоємкість, водопроникність і повітроємкість. Висока вологість ґрунту та добра аерація створюють помірний його теп- ловий режим.

Із підвищенням  температури  зменшується  поверхневий  на- тяг води і поліпшується її капілярний рух. Висушування ґрунту збільшує коагуляцію колоїдів і поліпшує його агрегатний  стан. Зміна температури збільшує (під час охолодження) або зменшує (під час нагрівання) розчинність вуглекислого газу і кисню в ґрун- товій воді, змінюючи таким чином повітряний режим. При про- мерзанні ґрунту вода в ньому розподіляється  і піднімається  до верхніх шарів. Тому водний, повітряний, тепловий і поживний режими тісно пов’язані між собою і на високоокультурених ґрун- тах з добрими фізичними властивостями  відповідають вимогам сільськогосподарських культур.

Надходження сонячної енергії до поверхні ґрунту регулювати

досить важко. Проте можна змінювати розподіл теплоти в ґрунті. Збільшуючи або зменшуючи температуру верхніх шарів ґрунту, можна регулювати тепловий режим інших його шарів. Зміна тем- ператури ґрунту в бажаному напрямі досягається регулюванням водного і повітряного  режимів, а також збагаченням  його орга- нічними речовинами та підтримуванням у певному фізичному стані. Доступним  для виробництва заходом з регулювання теп- лового режиму ґрунту є снігозатримування. Озимі культури доб- ре зимують  при неглибокому  промерзанні  ґрунту і температурі не нижче –10...12°С і не вище — 5°С Оптимальна глибина снігово- го покриву на півдні 20 см, а на півночі до 70 см. За допомогою снігозатримування відбувається  накопичення  снігу  і рівномірний його розподіл на поверхні поля. Прискорюючи  (затемнення)  або уповільнюючи (ущільнення) танення снігу, можна регулювати тем- пературний  режим ґрунту та забезпечувати  накопичення в ньо- му води.

Полезахисне лісонасадження поліпшує тепловий режим ґрун-

ту, сприяє  накопиченню  снігу  і рівномірному  розподілу  його  на


 

полях, послаблює взимку дію холодних, а влітку гарячих вітрів та суховіїв. Для підвищення температури ґрунту проводять його мульчування, а для більш швидкого  прогрівання  в умовах дос- татнього та надлишкового  зволоження здійснюють  гребеневі та грядкові посіви. Для кращого  прогрівання  гребенів їх формують у напрямі із сходу на захід. Крім того, для поліпшення темпера- турного режиму холодні вологі ґрунти треба осушувати.

 

Контрольні запитання

 

1. Фактори, необхідні для життя рослин. Космічні та земні фактори життя.

2. Основні закони землеробства.  Використання законів землероб- ства в умовах виробництва.

3. Значення води в житті рослин. Форми та категорії ґрунтової води, її доступність для рослин та переміщення  в ґрунті.

4. Випаровування  води з ґрунту. Шляхи регулювання водного  ре- жиму в різних ґрунтово-кліматичних зонах України.

5. Роль світла в житті рослин та ґрунту.

6. Використання  рослинами  сонячної енергії. Шляхи регулювання світлового режиму в посівах сільськогосподарських культур.

7. Значення атмосферного та ґрунтового повітря в житті рослин та мікроорганізмів.

8. Аерація ґрунту.

9. Повітропроникність та повітроємкість ґрунту.

10. Заходи для регулювання повітряного  режиму ґрунту та цирку- ляції повітря у посівах сільськогосподарських культур.

11. Роль теплоти в житті рослин та мікроорганізмів.

12. Механізми надходження та витрати теплоти ґрунтом.

13. Теплоємкість та теплопровідність  ґрунту. Тепловий режим ґрун- ту та способи  його регулювання.


Землеробство з основами ґрунтознавства і агрохімії