4 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Нарушен температурный режим воздуха и почвы

Почва и воздух, температура почв

У обитателей почвы в процессе эволюции выработались приспособления к соответствующим условиям жизни: особенности формы и строения тела, физиологических процессов, размножения и развития, способности переносить неблагоприятные условия, поведения. У дождевых червей, нематод, большинства многоножек,у личинок многих жуков и мух сильно удлиненное гибкое тело, позволяющее легко продвигаться в извилистых узких ходах и трещинах почвы. Щетинки у дождевых и других кольчатых червей, волоски и коготки у членистоногих позволяют им значительно ускорять свои движения в почве и прочно удерживаться в норах,цепляясь за стенки ходов.

В настоящее время почва рассматривается как саморазвивающаяся система, обеспечивающая круговорот веществ в природе. В почве происходит обезвреживание всех видов отходов ( функция самоочищения почвы).

Воздушный режим

Почвенный воздух отличается от атмосферного тем, что в его составе значительно больше углекислого газа и меньше кислорода. Вместе с тем следует подчеркнуть большие колебания в составе почвенного воздуха в зависимости от почвы, типа культуры, системы удобрений и обработки почвы.

Когда в почве содержание углекислого газа выше 3—5%, а кислорода — ниже 10 %, то наступает угнетение растений.

А. Г. Дояренко, установил, что недостаток воздуха в почве очень сильно лимитирует ее плодородие. Почвенный воздух заполняет поры, не занятые водой. Избыточная влажность приводит к резкой его недостаточности.

Почвенный воздух необходим для дыхания корней растений, почвенных организмов, биохимических процессов превращения питательных элементов.

Различие состава почвенного и атмосферного воздуха обусловлено протекающими в почве биологическими процессами. Понижение содержания в почвенном воздухе кислорода связано с потреблением его аэробными микроорганизмами на различные реакции окисления, включая разложение мертвого органического вещества, и поглощением корневыми системами высшей растительности. Обогащение почвенного воздуха углекислотой происходит в результате разложения мертвого органического вещества микроорганизмами и выделения ее корневыми системами. В заболоченных почвах, где протекают анаэробные процессы разложения, в заметных количествах накапливаются водород, метан, сероводород.

Почва — важный источник углекислого газа, который потребляется растениями в процессе фотосинтеза. Газообмен между почвой и атмосферой осуществляется посредством таких факторов, как диффузия, изменения барометрического давления, температуры почвы и воздуха, поступления в почву воды, а также при помощи ветра. Увеличивая объем при нагревании почвы, воздух ее частично выходит наружу, при охлаждении почвы почвенные поры получают новую порцию воздуха из атмосферы.

Всякому животному, чтобы жить, необходимо дышать. Для дыхания в почвеиные условия, чем в воде или в воздухе. В состав почвы входят твердые частицы,вода и воздух. Твердые частицы в виде небольших комочков занимают немногим более половины объема почвы; остальной объем приходится на долю промежутков— пор, которые могут быть заполнены воздухом (в сухой почве) или водой(в почве, насыщенной влагой). Как правило, вода покрывает тонкой пленкой все почвенные частицы; остальное пространство между ними занято воздухом,насыщенным водяными парами.

При поступлении воды в почву «старый» воздух из почвенных пор вытесняется и они заполняются «новым» воздухом после оттока из них влаги.

Оптимальное содержание воздуха в пахотной почве для отдельных культур следующее: для зерновых— 15— 20 % общей пористости, пропашных — 20—30,многолетних трав— 17—21 %.

Важный прием регулирования воздушного режима почвы — механическая обработка, позволяющая создавать необходимое строение пахотного слоя и тем самым обеспечивать условия нормального газообмена в почве. Значение обработки в регулировании воздушного режима почвы возрастает при избыточном увлажнении почв и их тяжелом гранулометрическом составе.

Воздухообмен почвы с атмосферой осуществляется преимущественно через некапиллярную скважность, поэтому полнота воздухообмена зависит от величины не капиллярной скважности. Если не капиллярная скважность невелика или почва насыщена водой до состояния полной влагоемкости, то воздухообмен за,труднен и устанавливаются анаэробные условия. Это имеет место преимущественно в почвах повышенного увлажнения или весной в период насыщения талыми водами.

В лесных почвах беспозвоночные, особенно дождевые черви, перерабатывают более половины всех опавших листьев. За год на каждом гектаре они выбрасывают на поверхность до 25—30 т переработанной земли, создавая тем самым хорошую,структурную почву. Если распределить эту землю равномерно по всей поверхности гектара, то получится слой в 0,5—0,8 см. Поэтому дождевых червей справедливо считают важнейшими образователями почвы.

Температурный режим

Физиологические процессы, происходящие в растении, жизнедеятельность микроорганизмов и почвенной фауны, химические процессы превращения веществ и энергии возможны только в определенных температурных границах.

Воздействие температуры почвы на растения начинается с самых первых стадий его роста и развития. Причем отдельные растения предъявляют различные требования к температурному режиму почвы. Наряду с крайними границами температур, характеризующими температурные минимум и максимум для отдельных видов растений, существует свой определенный оптимум. Требования к тем пературным условиям определенных растений изменяются по мере их роста и развития.

Основной источник тепла в почве — солнечная энергия. Другой, но менее значительный — тепло, выделяемое в почву в результате биологических и химических превращений, а также поступающее из глубинных слоев земли.

Поступление, аккумуляция и передача тепловой энергии в почве осуществляют через ее тепловые свойства: теплопоглотительную способность,теплопроводность.

Теплопоглотительная способность почвы характеризуется величиной альбедо (А) — долей отражаемой почвой солнечной радиации.

Альбедо — важная характеристика температурного режима почвы, зависит от цвета почвы, ее структуры и выровненности, а также влажности.

Растительность, покрывающая почву, значительно изменяет альбедо.

На лучепоглотительную и лучеотражательную способность почвы большое влияние оказывает степень ее гумусированности.

Теплопроводность почвы — количество тепла, протекающее через слой почвы площадью 1 см2 и толщиной 1 см в перпендикулярном к ней направлении при разнице на обоих сторонах слоя в 1 °С. Теплопроводность, как и теплоемкость, зависит от гранулометрического и химического составов почвы,ее влажности. Сухие, хорошо гумусированные почвы плохо проводят тепло,сырые, тяжелые почвы отличаются повышенной теплопроводностью.

На поглощение почвой солнечной энергии большое влияние оказывает экспозиция склона. Южные склоны значительно отличаются по тепловому режиму почв от северных. Иногда эти различия достигают величин, соответствующих разным климатическим зонам.

Расход тепла почвой происходит по следующим статьям: лучеиспускание тепла в атмосферу, передача тепла прилегающему слою воздуха (конвекция), потери на испарение воды (48%).

Меры по улучшению теплового режима почв в общем совпадают с мерами регулирования водного режима, а также особое значение приобретает снегозадержание и в целом агролесомелиоративная организация территории,дождевания и мульчирования поверхности почвы.

Агрохимические факторы плодородия

Растения усваивают азот и зольные элементы из почвы в форме минеральных солей, растворенных в почвенном растворе. При этом используются как восстановленные (соли аммония), так и окисленные (соли азотной кислоты)соединения азота.

Растения могут усваивать некоторые относительно простые органические азот-и фосфорсодержащие вещества (некоторые аминокислоты, фитин), однако практическое их значение в питании ничтожно. Источником энергии в растении для поглощения элементов питания является дыхание. Более молодые,интенсивно дышащие корни больше усваивают из почвенного раствора минеральных солей.

Процессы корневого питания растений тесно связаны с такими свойствами почвы, как рН почвенного раствора, водно-воздушный режим почвы, содержание в ней усвояемых элементов питания, и другими условиями внешней среды.

Кислотность почвы снижает поглощение питательных веществ растениями.

Отмечают как прямое, так и косвенное действие повышенного содержания в почве ионов Н+. Прежде всего изменяется физико-химическое состояние цитоплазмы клеток корня, нарушается ее проницаемость, наружные клетки ослизняются, корни плохо растут.

Большинство возделываемых культур и ,почвенных микроорганизмов лучше развивается при слабокислой или нейтральной реакции почвы. Однако отдельные виды культурных растений значительно различаются по требовательности как к наиболее оптимальному для их роста интервалу рН, так и к смещению его в ту или другую сторону.

Недостаток в почве обменных кальция и магния вызывает резкое ухудшение физических и физико-химических свойств почвы (структура почвы, емкость поглощения, буферность). В почвенном растворе появляются свободные ионы алюминия и марганца, токсичные для растений. Подвижность же ряда микроэлементов (например, молибдена) уменьшается, растения испытывают в них недостаток. Повышенная кислотность угнетает почвенные организмы, прежде всего нитрификаторы и азотфиксирующие бактерии (клубеньковые и свободноживущие), почвенную фауну (дождевые черви, клещи, ногохвостки). В целом биологическая активность кислой почвы несравненно ниже, чем нейтральной.

Чтобы привести реакцию почвы к интервалу слабокислая — слабощелочная,применяют химическую мелиорацию почв. Кислые почвы периодически известкуют,а щелочные, прежде всего солонцы, гипсуют. Для повышения содержания в почве, таких жизненно важных элементов как калий, азот и фосфор, вносят минеральные удобрения. Эффективность удобрений зависит от почвенно-климатических условий. Уровень плодородия почвы, состояние питательного режима, трансформационные ее возможности в отношении доступности вносимых удобрений для возделываемых растений — все это оказывает влияние на выбор видов удобрений.

Влияет на почву и чисто механическая работа многих живущих в ней животных.Они прокладывают ходы, перемешивают и разрыхляют почву, роют норы. Все это увеличивает количество пустот в почве и облегчает проникновение в ее глубину воздуха и воды. В такой «работе» участвуют не только сравнительно мелкие беспозвоночные животные, но и многие млекопитающие — кроты, сурки,суслики, тушканчики, полевые и лесные мыши, хомяки, полевки, слепыши. Сравнительно крупные ходы некоторых из этих животных уходят вглубь на 1—4 м. Глубоко идут ходы и крупных дождевых червей: у большинства из них они достигают1,5— 2 м, а у одного южного червя даже 8 м. По этим ходам, особенно в более плотных почвах, корни растений проникают в глубину. В некоторых местах,например в степной зоне, большое количество ходов и нор роют в почве жуки-навозники,медведки, сверчки, пауки тарантулы, муравьи, а в тропиках — термиты.

Температура воздуха и почвы в разное время года (2)!

Доброго времени суток, дорогой посетитель!

Этот пост будет вторым по данной теме, и в нём, Владимир, постарается ответить сразу на множество вопросов, которые приходят на его почтовый ящик. Сами понимаете, что мы все люди занятые и отвечать на письма в короткие сроки не всем под силу, да и вопросы почти одинаковые. Поэтому в посте, по его просьбе, я помещаю письмо-рассказ, которое он мне прислал, где он и расскажет, ЧТО, КАК, ЗАЧЕМ и ПОЧЕМУ?

В конце поста, я тоже постараюсь развёрнуто ответить на вопросы, которые были в присланных письмах на мой ящик и в комментариях, к предыдущему посту. Вопрос, приблизительно, звучит так: «А что мне дают эти данные, ведь моя дача в другом регионе?»

Итак, письмо Владимира …

Не ожидал такой реакции, очень польщен. Хочу поделиться, зачем мне это все нужно.

Я ничего не изобретал, собрал из того, что надергал из нашей любимой сети. Просто, однажды, мне стало интересно понаблюдать за температурой везде — в доме, в почве, в компостной куче, на чердаке. Сидеть возле термометра и записывать показания в блокнотик, было лень, пришлось поискать автоматическое устройство.

Конечно, подобных устройств в мире тысячи. Но, я с детства люблю чего-нибудь сделать руками. Случайно набрел на сайт www.benuks.ru
посвященный автоматизации с помощью обычного домашнего компьютера. Долго чесал «репу», вчитывался, думал. Долго не мог начать, ведь моя работа занимает очень много времени. (Я наладчик ремонтирую разные автоматические устройства на мясокомбинатах по Украине, СНГ и Европе, почти всегда в командировках).

Однажды, случайно на радиорынке купил пару датчиков Ds18b20 (меньше 2 американских гривен за штуку), прикрутил через адаптер к компьютеру. Слегка помучался, а когда заработало, отвез все на дачу и включил в постоянную работу. Поначалу надо было ездить туда, переписывать на флешку, а когда надоело, прикрутил модем 3G, и таким образом получил доступ к даче через интернет с любой точки мира.

Поначалу, я не измерял температуру почвы. Мне была интересна температура в доме при выключенном отоплении (это отдельная история). Но система оказалась довольно гибкой, и я мог ее постоянно расширять — добавил измерение влажности и освещенности, подключил датчики движения, насос для полива, фонарь в саду, прожектор возле калитки и камеры наблюдения.

Однажды, летом я наткнулся в сети на информацию, что не укрытая земля нагревается до невообразимых величин. Побежал на радиорынок, купил жменю датчиков и быстро прикрутил их к системе. Вот тут и открылось очень интересное. Вы это можете увидеть на графике из файла «температура земли 3 датчика 1июл_13окт2012.txt» в промежутке от 28.07.12 до 09.08.12.

Температура поверхности поднималась до 60 градусов! Я намеренно датчик расположил в поверхностном слое, примерно 1-2 см. На графике «улица», это датчик, расположенный в тени дома, туда солнце попадает только на рассвете. Если сравнить эти два графика, мы увидим разницу в 30! градусов. В этом году соседи часто жаловались, что, когда выкапывали картошку, много было подпеченой.

Смотрим дальше. Промежуток от 13.08.12 до 25.08.12. Температура на поверхности даже ниже, чем в тени дома. Посмотрите фото №1 — датчик не накрыт, юг четко справа. В обед жара сильная, температура высокая.

Фото №2 — то же место, но через месяц.

Видите, вокруг датчиков сплошная стена жизни. Конечно, температура в тени уже не 30 градусов, но в обед, когда температура максимальна, поверхность не перегревается. Вот тут меня и осенило: голая земля, это ненормально, неправильно, надо прикрывать. Потом долго ждал момента, чтобы сделать зонд получше.

Я тогда укатил надолго по командировкам, в это время прошла буря с грозой и молния попала, где-то недалеко возле моего дома (я узнал, когда просматривал файлы температур). Правильно заметил Геннадий, что 25.08.12 в 00 часов было 0 градусов — это как раз тот случай. Если посмотрите внимательно, увидите «провал» на графиках — это система зависла. Я тогда просил соседей, чтобы перегрузили комп.

Еще интересный момент 21.08.12 — 22.08.12 ночью от 22:00 до 8:00 температура была необычно низкой, ниже 10 градусов. Самое интересное, когда мы на даче, обычно просыпаемся после 8 часов, идем к термометру и видим около 16 градусов. Если посмотреть на графике примерно так и есть. Получается, что низкую температуру мы просто проспали и думаем, что ночью было тепло. Конечно, не каждую ночь холодно, но иногда бывает.

Если взять другой файл, «температура земли 4 датчика 13окт_10март2013», промежуток от 17.12.12 до 25.12.12 сравнить графики поверхности и улицы. Тогда выпало много снега, а потом ударил мороз. Снег прикрыл датчик, посмотрите на фото №3. Тогда мороз был -15 -22 градуса, а поверхность намного теплее. А график на глубине 2 см ниже нуля опускался за зиму всего пару раз, и то ненадолго.

Меня часто спрашивают, из чего состоит моя лаборатория. Я ее делал в едином порыве, лепил из того, что попало под руку, полной схемы нет. Вкратце – это старый компьютер (лучше, чтобы тянул ХР), бесперебойник, адаптер USB-1-wire (сюда подключаю датчики), модем (можно любой, у меня 3G, можно вообще не ставить), пара видеокамер, несколько реле для подключения насоса и фонарей, дальше можно расширять систему как захочется.

Поначалу, я даже не думал, что это все будет работать. Сейчас задумался все оформить так, чтобы другие умельцы тоже смогли это повторить. Секрета я из этого не делаю, но, к сожалению, сейчас немного загружен, и мне понадобится время для создания мало-мальски нормальной документации. Я ее сделаю, но чуть попозже.

Хочу все-таки акцентировать Ваше внимание, что первый пост был посвящен температуре и анализу результатов, а не моей лаборатории. В этом году хочу провести измерение температуры в разных местах участка — в мульче, на солнце, на разных глубинах под мульчей и без нее, чтобы осенью мы смогли сделать выводы по поводу необходимости мульчирования и перекопки.

На зиму 2013—2014 г. планирую сделать два зонда и тоже расположить под мульчей и без нее, чтобы посмотреть, как промерзает почва. Еще есть мысль измерять влажность почвы под мульчей и без нее, но пока не нашел нормальных датчиков влажности земли. То есть датчиков много, но в земле они работают неправильно.

Я знаю, что есть сайты и организации, которые уже этим занимаются. Но мне интересно состояние почвы моего участка. Взять, к примеру, мой и соседский участки. Не знаю, почему, но у соседей земля в углу участка всегда влажная, но у меня, в 15 метрах, земля сухая. Поэтому информация с сайта метеонова мне не очень актуальна, хотя и интересна, спасибо Виктору, буду знать. У них же средние значения по территории.

В комментариях посетители сомневаются в данных с дачи, так я нашел сайт rp5.ru (у нас это rp5.ua), там есть возможность скачать архив за определенный промежуток времени. Я скачал август 2012 (там народ сомневался, что низкая температура ночью), так на официальном графике почти такая же ситуация.

Есть отличия, но 1-2 градуса это не критично, тем более, что метеостанция от моей дачи в 30 километрах находится. Я совместил эти данные, смотрите в рисунках. На всякий случай, в экселе высылаю график данных официальной станции. Также на картинке показал, как выбирать архив.

Большое спасибо всем за интерес, отзывы и рекомендации.

Дорогой посетитель, если у Вас есть ещё какие-нибудь вопросы, то можете задать их Владимиру, по этому email адресу – zabavv@ukr.net

Читать еще:  Перепревший компост или навоз

Так же, скачать архив, в котором находятся обновлённые данные c 13Октября по 16 Марта, можно здесь.

Теперь, очень важное нововведение!

Мы тут с Владимиром подумали, что общий файл данных температур с «октября по март» слишком громоздкий. В дальнейшем, Владимир, будет присылать файлы помесячно и поквартально. Т. е. хотите просмотреть данные за определённый месяц – пожалуйста. Хотите за квартал – тоже не вопрос!

Теперь, хочу ответить на вопрос в письмах, приходящий мне на ящик, и который был в комментариях к предыдущему посту (пост находится ниже, если кликнуть на вкладку Главная).

Вопрос звучит приблизительно так: «А что мне дадут эти данные, ведь моя дача находится в другом регионе?».

Дорогой друг, так моя дача находится тоже не в Жердово, где дача Владимира, но для себя я выудил такие полезные данные. При просмотре температур воздуха и почвы на графиках, я могу приблизительно сопоставить эти данные с температурами воздуха и почвы в своём регионе и именно на своей даче. Потому что насколько прогревается воздух, настолько прогревается и почва.

Таким образом, чтобы не закапывать мне на своей даче обычные градусники на разную глубину в почву, я могу взять эти данные из данных термо-лаборатории Владимира. Пусть они будут не абсолютно точными, и иметь погрешность в 1-2 градуса, но я буду знать, что при определённой температуре воздуха, например, в августе месяце, температура почвы в проходах (не под мульчей), будет такой-то.

Дальнейшие данные, когда, Владимир, будет присылать данные температур почвы и под мульчей, то я могу регулировать (повышать или понижать) температуру почвы под мульчей в делянках, в которых внедрена моя «Универсальная Баклажечная Увлажнительная Система (УБУС)», и без неё.

Каким образом?

Очень просто!

В делянках с УБУС, при низкой температуре почвы, я не буду заполнять их водой, а просто оставлю их пустыми. Если же температура почвы будет зашкаливать (выше 30 градусов), то просто заполню их водой и немного притеню.

В делянках, где нет УБУС, а просто лежит мульча, то при повышении температуры почвы до критичной, я просто добавлю дополнительный слой мульчи на ту, которая уже лежит в делянках.

Если почва под мульчей ниже +20 градусов, то я могу её повысить, убрав некоторый слой мульчи из делянки. Вот и всё!

Почему нам важно поддерживать температуру почвы в определенных температурных пределах от +20 до +30 градусов?

Потому что это благоприятная и оптимальная температура для жизнедеятельности почвенных обитателей. Возможно, эти пределы в разных регионах отличаются друг от друга на несколько градусов, но общие понятие об этих пределах нам нужно знать и грамотно их применять. Ведь не секрет, что почву и растения, как на нашей даче, так и на всей нашей планете Земля, могут вырастить почвенные микроорганизмы и другие обитатели почвенного горизонта.

Наша задача заключается в том, чтобы создать им благоприятные условия, как для плодотворной работы (переработке органических остатков, которые лежат в делянках на даче в качестве мульчи), так и для размножения. Если будут созданы эти условия, то любые наши растения на даче будут расти САМИ, т. е. без всякого ухода за ними.

Или, по крайней мере, без того ухода, который навязывается нам в дачной литературе уже на протяжении многих десятилетий, ввергая нас в пучину «дачного рабства».

Как использовать графики температур?

Я могу сделать скриншоты с этих графиков, расположить их в текстовый фал «ворд» и распечатать на принтере. Привезти эти распечатки на дачу, иногда просматривать и осмысленно предпринимать какие-либо действия (по прогреву или остужению почвы), согласно данным температуры окружающего нас воздуха.

Если коротко, то я буду делать так. На дворе температура воздуха в тени +35 градусов, то температура почвы, приблизительно, + 25 (это видно из графика файла под название «температура земли 3 датчика 1июл_8сен2012»). Значит, ничего делать не нужно. Если температура воздуха и почвы понизится, то применю УБУС для подогрева почвы или уберу некоторый слой мульчи.

Это абсолютно не значит, что я буду жить на даче, и каждый день следить за температурой и проделывать эти действия. Сами понимаете, что разница температуры воздуха может резко колебаться, чем температура почвы.

Значит, в преддверии приближения холодной погоды, по данным из СМИ о прогнозе погоды, в выходной мы можем действовать правильно – предпринять действия по подогреву почвы или её охлаждению.

Возможно, многие дачники делать этого и не будут, но многие будут. Решать каждому в отдельности, как поступить. Для меня это очень ценные данные, даже пусть они и будут приходить немного с опозданием в этом году, так как Владимир будет присылать их месяцем позже. Но зато на будущий год, эти данные помогут иметь наглядную картину при наступлении аномальной жары или похолоданий, как в летний период, так и в другие времена года.

Я хочу попросить Владимира, чтобы в новых зондах, пару датчиков были расположен в зоне корневой системы овощных культур, приблизительно, от 12-15 см. и до 20-25 см. Уверен, он пойдёт на встречу!

Ведь нам с Вами будет намного полезней знать именно температуру в этом почвенном горизонте, потому что от этого зависит и само развитие растений, и, соответственно, последующий урожай, ради которого мы и сажаем наши дачные растения.

Вот на этой позитивной ноте, мне бы хотелось закончить этот пост.

Дорогой посетитель, как Вы смотрите на получение данных помесячно и поквартально?

Mse-Online.Ru

Температура воздуха и влажность почв

Температура воздуха является важнейшим фактором, опре­деляющим температуру самого растения. Она оказывает боль­шое влияние на физиологическое состояние растения, связанное с фотосинтезом, дыханием, транспирацией и другими процессами.

Температурный режим определяет темпы и длительность прохож­дения отдельных фенологических фаз развития, рост растений, накопление сахара и кислот в ягодах винограда.

Экологическое действие факторов атмосферы в той или иной мере зависит от почвы. Так, фактор температуры действует через температуру почвы. Лучи солнца почти не нагревают воздух в связи с его малой теплоемкостью. Они доходят до земли, на­гревают ее поверхность, а от нее согревается воздух.

При этом более нагретым оказывается всегда приземный, нижний слой воздуха. Нагревание более верхних слоев происходит за счет конвективного перемещения нагретого воздуха вверх и более холодного вниз. В связи с этим поверхность почвы является са­мой активной, так как она сильно нагревается днем и охлаждает­ся ночью. Температурный режим приземного слоя воздуха тесно связан с влажностью почвы.

Изучение температурного режима воздуха проводилось на опытных участках с черноземными и серыми лесными почвами, расположенных на склонах юго-западной и северо-восточной экспозиций на высоте 150 м над уровнем моря.

Участки юго-западной экспозиции как на серых лесных, так и на черноземных почвах имеют более высокую среднесуточную температуру, чем участки северо-восточной экспозиции. Средне­суточная температура на серых лесных почвах больше, чем на черноземных почвах, находящихся на склонах той же экспози­ции.

Наибольшая разница в среднесуточных температурах с уче­том влияния экспозиций и почв составляет 2,6°.

Значительный интерес представляет динамика температуры в течение суток в зависимости от почв и экспозиций склонов на разных уровнях от поверхности земли.

Как показали измерения, минимальная температура призем­ного слоя воздуха на высоте 10 см от поверхности почвы отмече­на на всех участках в 5 часов утра. Максимальная температура на серых лесных почвах бывает около 13 часов, а на чернозем­ных—около 15 часов.

На участках юго-западной экспозиции температура может быть выше, чем на участках северо-восточной экспозиции на 2—3°. При этом более высокая максимальная температура установлена на участке с серыми лесными почвами.

Неодинаковый ход температур отмечен также на разных уров­нях от поверхности земли. Днем с высотой температура воздуха уменьшается. Наибольшее снижение температуры наблюдается на уровне 150 см от поверхности земли. На юго-западной экс­позиции это снижение достигает большей величины, чем на се­веро-восточной, а на серых лесных почвах больше, чем на черно­земных.

Большая разница в температурах на уровнях 10 и 150 см на юго-западной экспозиции составляет на серых лесных почвах 3°, на черноземных 2,6°, на северо-восточной — соответственно 2° и 1,9°. Наибольшая разница в температурах на разных уров­нях отмечена в 13—15 часов. В 7 часов утра и в 21 час темпера­туры приземного слоя воздуха на всех уровнях измерений поч­ти одинаковы.

Ночью, в результате остывания земли температура воздуха вблизи ее поверхности, будет ниже, чем на высоте 150 см. Разни­ца в температурах приземного слоя воздуха зависит от состава почв. На серых лесных почвах эта разница достигает 1°, на чер­ноземных почвах — 0,8°.

Читать еще:  Подготовка маточника хризантемы к укоренению черенков

Температурный режим обусловливает различия в амплитудах колебания суточных температур на разных опытных участках.

Наибольшая амплитуда колебаний суточных температур на­блюдается, у поверхности почвы. На высоте 10 см от земли на склонах юго-западной экспозиции с серыми лесными почвами она равна 14°, с черноземными— 12°, на склонах северо-восточ­ной экспозиции — соответственно 12 и 10,1°.

С увеличением высо­ты над поверхностью земли максимальная температура умень­шается, а минимальная увеличивается, что ведет к уменьшению и амплитуды колебаний температур. На высоте 150 см от поверх­ности почвы амплитуда колебания суточной температуры на се­рых лесных почвах уменьшается на 3°, на черноземных — на 1,5т—2,6°.

Большая амплитуда колебаний суточных температур на серых лесных почвах по сравнению с черноземными благоприятно влия­ет на сахаронакопление в период созревания винограда. При более высоких температурах в течение дня, не превышающих оптимум для фотосинтеза, процесс ассимиляции протекает более интенсивно.

Ночью при пониженных температурах, не препят­ствующих передвижению пластических веществ в растении, сни­жаются потери органических веществ при дыхании. Это оказы­вает благоприятное влияние на созревание винограда на серых лесных почвах, на склонах южных и северных экспозиций.

Данные анализа температурного режима на участках различ­ных экспозиций и с разными почвами позволяют сделать вывод, что на серых лесных почвах, независимо от экспозиций склонов, нагревание и охлаждение почвы и приземного слоя воздуха идет быстрее, максимальные температуры наступают на час раньше, минимальные температуры более низкие.

На склонах юго-запад­ной экспозиции, независимо от почв, амплитуда колебаний суточ­ных температур выше по сравнению со склонами северо-восточ­ной экспозиции. По температурному режиму склоны северо­восточной экспозиции с серыми лесными почвами могут быть до некоторой степени приравнены к склонам юго-восточной экспози­ции с черноземными почвами.

Учет хода температур на участках с различной высотой над уровнем моря проводился на серых лесных почвах юго-западной и северо-восточной экспозиции.

Анализ температурного режима на участках с различной вы­сотой над уровнем моря показывает значительное колебание в ходе суточных температур.

Как и следовало ожидать, участки, расположенные на высоте 280 м, более холодные по сравнению с участками, находящимися на высоте 120 м. Разница максимальных температур на участках юго-западной и северо-восточной экспозиций составляет 5°; ми­нимальных — соответственно 2,8 и 2,5°.

В расчете на 100 м подъема по высоте падение среднесуточ­ной температуры на юго-западной экспозиции составляет 1,6°, на северо-восточной 2,2°, минимальной температуры — соответ­ственно 1,4 и 2,1°, максимальной — 3,1°, независимо от экспози­ции.

На участках юго-западной экспозиции амплитуда колебания суточных температур на высоте 280 м на 2° ниже, чем на высо­те 120 м, а на участках северо-западной экспозиции — соответ­ственно на 2,5°.

Как показывает опыт, принятый метод определения потребно­сти в тепле для различных сортов винограда по годовой сумме среднесуточных температур, без учета амплитуды колебания температуры в течение суток, не в полной мере отражает влияние температурного фактора на рост и созревание винограда в раз­ных условиях среды.

Температурный режим на участках с различными экспозиция­ми, почвами и высотой над уровнем моря в значительной степе­ни определяет влажность почвы на этих участках.

При оптимальных температурных условиях влажность почвы является первостепенным фактором, определяющим рост и раз­витие виноградного растения, усвоение им элементов минераль­ного питания, урожайность и качество получаемой продукции.

При чрезмерном повышении влажности в почве сахаристость ягод уменьшается и увеличивается кислотность, окраска и аромат слабеют, качество урожая ухудшается. Вина при этом получа­ются малоспиртуозные, водянистые, со слабым букетом.

Умеренный недостаток влаги ведет, как правило, к уменьше­нию урожая, но к улучшению его качества. Сахаристость сока повышается, окраска ягод и аромат усиливаются. Вина полу­чаются более экстрактивные и полные, с сильным букетом. По­вышаются лежкость и транспортабельность столовых сортов. При влажности почвы выше оптимальной и высокой температу­ры процесс фотосинтеза затормаживается, что ведет к снижению накопления сахара.

Содержание влаги в почве зависит не только от количества выпадающих осадков, но и от химического состава и физических свойств почвы, экспозиции и крутизны склона, положения участ­ка над уровнем моря.

При сравнении влажности почв на двух противоположных экспозициях видно, что более влажными являются склоны северо-восточной экспозиции.

Разница во влажности более выражена на участках с серыми лесными почвами. Эта разница достигала 7%, на чер­ноземных почвах она значительно ниже и не превышала за годы наблюдений 2,7%.

Сравнение серых лесных и черноземных почв на участках одной и той же экспозиции показывает, что наиболее влажными являются черноземные почвы. На северо-восточной экспозиции разница во влажности черноземных и серых лесных почв дости­гает 3,7%, на юго-западной экспозиции —6,5%.

Способность почвы удерживать то или иное количество воды определяет ее температурный режим. Чем влажнее почва, тем больше ее теплоемкость, то есть больше требуется тепла на ее нагревание. В связи с этим у влагоемких почв медленнее повы­шается температура самой почвы и приземного слоя воздуха.

На первый взгляд может показаться, что черноземные почвы в связи с их темной окраской, способствующей лучшему погло­щению тепла, должны быстрее и лучше нагреваться. Фактически черноземные почвы, как более влагоемкие, нагреваются медленнее серых лесных, содержащих меньший процент влаги.

Более низкая влажность серых лесных почв способствует более сильному нагреванию их в дневные часы и остыванию ночью, в результате чего на серых лесных почвах отмечается большая амплитуда колебаний суточных температур в сравнении с черноземными почвами, что оказывает благоприятное влияние на созревание винограда не только на южных, но и на северных экспозициях.

Влажность почвы на участках, находящихся на различной вы­соте над уровнем моря, определялась на серых лесных почвах северо-восточной экспозиции.

Сопоставление температурного режима и влажности почв на опытных участках дает возможность сделать вывод, что наибо­лее теплыми, независимо от почв, являются юго-западные скло­ны, наиболее холодными — северо-восточные.

Комплексное воздействие температуры и влажности почв со­здает для винограда наиболее благоприятный тепловой режим па участках с серыми лесными почвами.

Учет взаимодействия факторов температуры и влажности показал, что наиболее теплыми, но менее влажными являются участки юго-западной экспозиции с серыми лесными почвами. По тепловому режиму и влажности почв за ними следуют участ­ки юго-западной экспозиции с черноземными почвами и участки северо-восточной экспозиции с серыми лесными почвами. Наибо­лее холодными и влажными являются участки с черноземными почвами северо-восточной экспозиции.

Участки на различной высоте над уровнем моря резко отли­чаются по тепловому режиму и влажности почв. Понижение среднесуточной температуры в июле на каждые 100 м увеличе­ния высоты в среднем равно 2°. Повышение влажности почвы в расчете на 100 м подъема по высоте составляет в дождливые годы 12%, а в более засушливые — 16%.

Установленная разница в напряжении тепла, в амплитудах колебания суточных температур приземного слоя воздуха и влаж­ности почв на участках с разными экспозициями, почвами и вы­сотой над уровнем моря довольно значительна и должна учиты­ваться при размещении сортов винограда в условиях сложного рельефа зоны Кодр.

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРОЙ ВОЗДУХА И ПОЧВЫ

Важнейшие факторы, определяющие рост растений: температура, освещенность, влажность воздуха и газовый состав окружающей среды.

На Земле существует равновесие между теплотой, поступающей за счет солнечного излучения, и ее потерей. В теплице это равновесие менее устойчиво, ибо ограждение задерживает часть теплоты солнечного излучения, отраженного от почвы. Это явление называется «парниковым эффектом». Равновесие, конечно, наступает. Однако важно, чтобы это произошло при той температуре, которая нужна растению. Следует также иметь в виду, что температура самого растения может значительно (иногда на 5. 10 °С) отличаться от температуры почвы и окружающего воздуха.

Регламентации подлежит не только температура окружающего воздуха, но и скорость изменения, поскольку массивные части растения прогреваются медленнее и на них возможна конденсация влаги, приводящая к заболеваниям растений.

Задача системы управления микроклиматом состоит в обеспечении условий для максимальной интенсивности фотосинтеза, который зависит от температуры, так как при высоких ее значениях дыхание (обратный фотосинтезу процесс) начинает превалировать над фотосинтезом. Оптимальное значение внутренней температуры зависит от вида и фазы развития растения.

Внутренняя температура должна возрастать при увеличении освещенности. Нарушение этого условия зимой, когда температура в теплице может быть высокой, а освещенность недостаточной, вызывает дефицит углеводов и истощение растений.

Известно, что структура и параметры любой САУ определяют в соответствии с характеристиками объекта автоматизации и требованиями к качеству стабилизации параметра.

Теплицы, как ОУ температурным режимом, относятся к наиболее сложным объектам автоматизации. Определение их характеристик сопряжено с известными трудностями, обусловленными особенностями объектов и условиями их функционирования.

Основные управляющие воздействия в холодное время года — изменения температуры и расхода теплоносителя в системе обогрева теплицы, режима работы калориферов, в теплое время года — открытие вентиляционных форточек.

Основные контролируемые возмущающие воздействия — изменения наружной температуры, скорости ветра и уровня естественной освещенности. Кроме перечисленных параметров, на температурный режим теплицы влияют также влажность наружного воздуха, осадки и другие метеорологические факторы.

Статические и динамические характеристики объекта зависят от начальных значений расхода и средней температуры воды в системе трубного обогрева. Эта зависимость слабеет только при больших расходах теплоносителя, что объясняется стабилизацией коэффициента теплоотдачи от воды к внутренней поверхности труб при скоростях движения воды, превышающих 0,1 м/с.

Постоянная времени теплицы по каналам управляющих воздействий определяется тепловой емкостью системы трубного обогрева и собственно теплицы. Запаздывание изменения температуры воздуха в теплице при изменении мощности системы трубного обогрева зависит от конструкции самой теплицы и ее системы обогрева, направления движения теплоносителя в трубах и места расположения измерительных преобразователей. Время запаздывания для различных каналов управления неодинаково.

Наличие зеленой массы растений в значительной степени определяет нестационарность теплицы как ОУ температурным режимом. За время от высадки рассады до начала сбора урожая из-за увеличения зеленой массы в объеме теплицы постоянная времени объекта увеличивается в 1,1. 1,3 раза, коэффициент теплопередачи уменьшается в 1,5 раза, а время запаздывания, зависящее от скорости распространения воздушных потоков, увеличивается на 300. 400 с.

Таким образом, если инерционность объекта оценивать по отношению / Т, то теплица относится к числу наиболее сложных объектов. Кроме того, решение задачи автоматизации осложняется большими абсолютными значениями и Т, очень малой инерционностью объекта по каналам передачи возмущающих воздействий и достаточно жестким требованием к точности стабилизации температуры (± 1 °С).

В теплый период года температурный режим в теплице поддерживается системой естественной вентиляции, образованной многочисленными поворотными форточками (фрамугами), приводимыми в движение специальными исполнительными механизмами (рис. 7.3). Суммарная площадь поднимающейся кровли составляет 25. 50 % в зависимости от зоны размещения тепличного комбината.

Читайте также:

  1. Amp; НЕВЕРБАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ
  2. V. УПРАВЛЕНИЕ КОРПОРАЦИЯМИ
  3. XY-управление
  4. А. Государственное управление в России. Усиление самодержавия
  5. Абиотические факторы почвы
  6. Автоматизированное диспетчерское управление перевозками
  7. АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДА-МИ КОНВЕЙЕРОВ
  8. Автоматическое освобождение.
  9. Автоматическое регулирование температурного режима
  10. Автоматическое создание простого отчета.

Рис. 7.3. Схема механизма открытия форточек в теплице:

1 — форточка; 2 — рейка; 3 — вал; 4 — редуктор

Технические решения по автоматизации управления температурным режимом в многопролетных блочных и ангарных теплицах различаются, а потому далее рассмотрены самостоятельно.

Дата добавления: 2015-01-19 ; просмотров: 24 ; Нарушение авторских прав

Температурный режим почвы

ТЕМПЕРАТУРНЫЙ РЕЖИМ ПОЧВЫ

Лучистая энергия в деятельном слое преобразуется в тепло­вую. При положительном радиационном балансе (днем, летом) часть этого тепла затрачивается на нагревание деятельного слоя, часть — на нагревание приземного воздуха, растений, а часть — на испарение воды с почвы и растений. Когда радиационный баланс отрицательный (ночью, зимой), затраты тепла, связан­ные с эффективным излучением деятельной поверхности, ком­пенсируются приходом тепла из деятельного слоя, от воздуха, часть тепла выделяется при конденсации (сублимации) водяного пара на деятельной поверхности. Этот приход и расход энергии на деятельной поверхности выражаются уравнением теплового баланса:

где В — радиационный баланс деятельной поверхности; А — поток тепла между деятельной поверхностью и нижележащими слоями; Р — поток тепла между по­верхностью и приземным слоем воздуха; LЕ — поток тепла, связанный с фазовы­ми преобразованиями воды (испарение — конденсация).

Другие составляющие теплового баланса земной поверхности (потоки тепла от энергии ветра, приливов, от выпадающих осад­ков, расход энергии на фотосинтез и др.) значительно меньше указанных ранее членов баланса, поэтому их можно не прини­мать во внимание.

Смысл уравнения заключается в уравновешивании радиаци­онного баланса земной поверхности нерадиационной передачей тепла.

Суточный и годовой ход температуры поверхности почвы

Из того, что тепловой баланс земной поверхности равен нулю, не следует, что температура поверхности не меняется. Когда передача тепла направлена вниз (+А), то значительная часть тепла, приходящая к поверхности сверху, остается в дея­тельном слое. Температура этого слоя, а следовательно, и дея­тельной поверхности при этом возрастают. Напротив, при пере­даче тепла через земную поверхность снизу вверх (-А) тепло в атмосферу уходит прежде всего из деятельного слоя, вследствие чего температура поверхности понижается.

Дневное нагревание и ночное охлаждение поверхности по­чвы вызывают суточные колебания ее температуры. Суточный ход температуры имеет обычно по одному максимуму и миниму­му. Минимум температуры поверхности почвы при ясной пого­де наблюдается перед восходом Солнца, когда радиационный баланс еще отрицателен, а обмен теплом между воздухом и поч­вой незначителен. С восходом Солнца, по мере увеличения ра­диационного баланса, температура поверхности почвы возраста­ет. Максимум температуры наблюдается около 13 ч, затем тем­пература начинает понижаться.

В отдельные дни указанный суточный ход температуры по­чвы нарушается под влиянием облачности, осадков и других факторов. При этом максимум и минимум могут смещаться на другое время.

Разность между максимумом и минимумом в суточном или годовом ходе называется амплитудой хода температуры.

На амплитуду суточного хода температуры поверхности по­чвы влияют следующие факторы:

время года: летом амплитуда наибольшая, зимой — наимень­шая;

географическая широта: амплитуда связана с полуденной вы­сотой Солнца, которая возрастает в направлении от полюса к экватору, поэтому в полярных районах амплитуда незначитель­на, а в тропических пустынях, где к тому же велико эффектив­ное излучение, она достигает 50. 60 0С;

рельеф местности: по сравнению с равниной южные склоны нагреваются сильнее, северные — слабее, а западные — несколько сильнее восточных, соответственно изменяется и амплитуда;

растительный и снежный покров: амплитуда суточного хода под этими покровами меньше, чем при их отсутствии, так как они уменьшают нагрев и охлаждение поверхности почвы;

цвет почвы: амплитуда суточного хода температуры поверх­ности темных почв больше, чем светлых, поскольку поглощение и излучение радиации у первых больше, чем у вторых;

состояние поверхности: рыхлые почвы имеют большую амп­литуду, чем плотные; в плотных почвах поглощенное тепло рас­пространяется вглубь, а в рыхлых остается в верхнем слое, по­этому последние больше нагреваются;

влажность почвы: на поверхности влажных почв амплитуда меньше, чем на поверхности сухих; во влажных почвах погло­щенное тепло, как и в плотных почвах, распространяется вглубь, а часть тепла затрачивается на испарение, вследствие этого они меньше нагреваются, чем сухие;

облачность: в пасмурную погоду амплитуда значительно меньше, чем в ясную, так как облачность уменьшает дневной прогрев и ночное охлаждение деятельной поверхности.

Годовой ход температуры поверхности почвы определяется различным приходом солнечной радиации в течение года.

Наименьшие температуры на поверхности почвы обычно на­блюдаются в январе — феврале, наибольшие — в июле или авгус­те.

На амплитуду годового хода температуры поверхности почвы влияют те же факторы, что и на амплитуду суточного хода, за ис­ключением широты места. Амплитуда годового хода в отличие от суточного возрастает с увеличением широты.

Теплофизические характеристики почвы

Между поверхностью почвы и ее нижележащими слоями про­исходит непрерывный обмен теплом. Передача тепла в почву осуществляется главным образом за счет молекулярной тепло­проводности.

Нагревание и охлаждение почвы в основном зависят от ее теплофизических характеристик: теплоемкости и теплопровод­ности.

Теплоемкость — количество тепла, необходимое для повышения температуры почвы на 1 °С. Различают удельную и объемную теплоемкость.

Удельной теплоемкостью (Суд) называют количество тепла, не­обходимое для нагревания 1 кг почвы на 1 °С.

Объемной теплоемкостью (Соб) называют количество тепла, не­обходимое для нагревания 1 м3 почвы на 1° С.

Способность почвы передавать тепло от слоя к слою называ­ют теплопроводностью.

Мерой теплопроводности почвы служит коэффициент тепло­проводности, который численно равен количеству теп­ла, Дж, проходящего за 1 с через основание столба почвы сече­нием 1 м² и высотой 1 м.

Коэффициент теплопроводности почвы зависит главным образом от соотношения содержания в ней воздуха и воды.

Теплофизические характеристики почвы также зависят от её плотности. С уменьшением плотности теплоемкость и тепло­проводность сухих почв снижаются. Поэтому разрыхленные по­чвы в пахотном слое днем теплее, чем плотные, а ночью холод­нее. Кроме того, разрыхленная почва имеет большую удельную поверхность, чем плотная, и поэтому днем поглощает больше радиации, а ночью интенсивнее излучает тепло.

Измерение температуры и глубины промерзания почвы

Для измерения температуры почвы применяют жидкостные (ртутные, спиртовые, толуоловые), термоэлектрические, элект­ротермометры сопротивления и деформационные термометры.

Срочный термометр ТМ-3, ртутный, используют для измере­ния температуры поверхности почвы в данный момент (срок).

Максимальный термометр ТМ-1, ртутный, служит для изме­рения наивысшей температуры поверхности за период между сроками наблюдений.

Максимальный термометр отличается от срочного тем, что в канал капилляра непосредственно около резервуара входит тон­кий штифтик, впаянный в дно резервуара. В ре­зультате этого в месте сужения происходит разрыв ртути, и та­ким образом фиксируется максимальное значение температуры за данный промежуток времени.

Минимальный термометр ТМ-2, спиртовой, применяют для измерения самой низкой температуры поверхности почвы за пе­риод между сроками наблюдений. Особенность устройства этого термометра заключается в том, что внутрь капилляра закладыва­ется маленький из темного стекла штифтик. При понижении температуры поверхностная пленка менис­ка движется в сторону резервуара и перемещает за собой штиф­тик. При повышении температуры спирт, расширяясь, свободно обтекает штифтик. Последний остается на месте, указывая уда­ленным от резервуара концом минимальную температуру между сроками наблюдений.

Коленчатые термометры (Савинова) ТМ-5, ртутные, предназ­начены для измерения температуры почвы в теплый период на глубинах 5, 10, 15 и 20 см.

Термометр-щуп АМ-6, толуоловый, используют для походных измерений температуры почвы на глубинах 3. 40 см.

Транзисторный электротермометр ТЭТ-2 применяют для из­мерения температуры пахотного слоя в теплый период. Им можно измерять и температуру в буртах корнепло­дов, картофеля, в зерновой массе в засеках.

Трость агронома ПИТТ-1 предназначена для измерения тем­пературы пахотного слоя и замера глубины вспашки. Принцип его действия основан на измерении омического со­противления в зависимости от температуры.

Вытяжные термометры ТПВ-50, ртутные, предназначены для измерений температуры почвы на глубинах 20. 320 см в течение года. Их можно также использовать в хозяйствах для измерения температуры в буртах, силосных ямах и т. п.

В последнее время получили развитие методы бесконтактно­го определения температуры поверхности почвы со спутников, самолетов и вертолетов, позволяющие получать осредненные значения температуры для значительных участков земной по­верхности.

Мерзлотомер АМ-21 применяют для измерения глубины промерзания почвы. Этот прибор состоит из эбонито­вой трубки, на верхней части которой нанесены деления в сан­тиметрах для определения высоты снежного покрова. В эту трубку помещают резиновую трубку с делениями через 1 см, за­полненную дистиллированной водой.

Температуру по Международной практической шкале изме­ряют в градусах Цельсия (°С). Градус по этой шкале составляет 1/100 интервала между точками таяния льда (0 °С) и кипения воды (100 °С).

Значение температуры почвы для растений

Одним из важнейших факторов жизни растения является температура почвы. Прорастание семян, развитие корневой системы, жизнедеятельность почвенной микрофлоры, усвое­ние корнями продуктов минерального питания и др. в боль­шой степени зависят от температуры почвы. С повышением температуры почвы все эти процессы активизируются. Значи­тельное понижение температуры почвы приводит к гибели по­севов озимых зерновых культур, многолетних трав и плодовых деревьев.

Семена большинства сельскохозяйственных культур в сред­ней полосе прорастают при температуре 3. 5 °С, а такие, как рис, хлопчатник и др., требуют значительно более высоких тем­ператур — 13. 15 °С.

С повышением температуры почвы до оптимальной скорость прорастания семян возрастает, что обусловливает сокращение продолжительности периода от посева до появления всходов.

Температурный режим почвы непосредственно влияет на скорость роста корневой системы. При пониженных и повышенных температурах показатели роста ухудшаются.

После появления всходов температура почвы не теряет свое­го значения для растений. Они лучше растут и развиваются, если их корни находятся в среде с несколько пониженной (на 5. 10 °С) температурой по сравнению с надземными органами.

Температура почвы оказывает большое влияние на жизнедея­тельность микроорганизмов и, следовательно, на обеспечен­ность растений элементами минерального питания, скорость разложения органического вещества, синтез гуминовых веществ и т. д.

Температурный режим определяет накопление подвижных питательных веществ в почве. Воздействуя на скорость движе­ния воды и растворимых солей, температура влияет на темпы поступления питательных веществ в растения из почвы и вне­сенных удобрений. При невысоких температурах (8. 10 °С) сни­жается, например, поступление в корни и передвижение из кор­ней в надземные органы азота, ослабляется его расход на обра­зование органических азотных соединений. При более низких температурах (5. 6 °С и ниже) поглощение корнями азота и фос­фора резко уменьшается. Снижается при этом и поглощение ка­лия.

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

Вредители растений, личинки которых находятся в почве, в зависимости от температуры могут принести больший или мень­ший вред.

МЕТОДЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ПОЧВЫ

В целях оптимизации температурного режима в сельскохозяйственном производстве проводят ряд мероприятий. В северных районах страны они направлены на повышение температуры почвы и максимальное использование зоны многолетней мерзлоты. В южных районах, где избыточное количество тепла угнетает растения, применяют агротехнические приемы, направленные на понижение температуры поверхности и пахотного слоя почвы.

Приемы активного влияния на тепловой режим почвы можно разделить на агротехнические, агромелиоративные, агрометеорологические, технические.

К агротехническим, изменяющим температурный режим почвы, относятся следующие приемы обработки почвы: глубокое рыхление, гребневание, прикатывание и др. В условиях недостатка тепла температуру почвы повышают, создавая гребни и гряды. При этом площадь деятельной поверхности увеличивается на 20. 25%, вследствие чего на протяжении длинного дня в северных районах поглощается больше тепла. Одновременно снижается влажность почвы. В результате на гребне дневная температура почвы на 3. 5 °С выше, чем на выровненных участках.

Прикатывание поверхности поля также повышает на 3. 5 °С температуру пахотного слоя почвы. Это объясняется более высокой теплопроводностью уплотненного слоя.

Температуру почвы можно регулировать и мульчированием, т.е. покрывая ее различными материалами: торфом, соломой, полиэтиленовыми и полиамидными пленками и другими материалами, меняющими альбедо и излучение поверхности почвы, уменьшающими теплообмен между воздухом и почвой. В зависимости от цвета мульчи температура поверхности почвы может повышаться или понижаться на 4. 7 °С.

Применение в качестве мульчирующего покрытия прозрачных пленок способствует более интенсивному нагреванию почвы по сравнению с темными пленками. Это происходит потому, что прозрачные пленки пропускают видимую часть спектра, а темные — нет.

Эффективный агротехнический прием — снегозадержание, поскольку, как отмечалось ранее (см. разд. 3.5), снежный покров оказывает большое влияние на тепловой режим почвы.

К агромелиоративным приемам, влияющим на тепловой режим почвы, относят орошение и осушение почвы. Например, на юге температура поверхности почвы на орошаемых полях понижается на

15. 30 °С, на глубине 10 см — на 5. 7, а на глубине 20 см — на 2. 3 °С по сравнению с богарными. Это связано с увеличением затрат тепла на испарение и изменением теплофизических характеристик почвы. Орошение увеличивает теплоемкость и теплопроводность почвы, что способствует более равномерному ее прогреву на большую глубину и уменьшению температурных колебаний.

При осушении, наоборот, температура верхних слоев почвы в летние месяцы повышается.

К простейшим агрометеорологическим приемам изменения теплового режима относятся посадка полезащитных лесных насаждений, создание дымовых завес и др.

Метеорологический эффект лесных полос многоплановый: они влияют и на ветер, и на температуру воздуха, и на влажность почвы, способствуют накоплению снега на полях и т.д. При этом последние два фактора непосредственно воздействуют на температурный режим почвы.

Дымовые завесы уменьшают эффективное излучение деятельной поверхности и тем самым предотвращают, например, радиационные заморозки или уменьшают их интенсивность.

В районах вечной мерзлоты для повышения температуры верхнего слоя почвы разработана специальная технология: снятие дернины и торфяного покрова, которые являются теплоизолирующими прослойками. В результате температура почвы в среднем за теплый период увеличивается на 2. 3 °С.

Необходимо отметить, что все эти способы обладают весьма ограниченной термической эффективностью, не превышающей в среднем 3. 5 °С. Причем при резких изменениях температуры они не могут обеспечить регулирование теплового режима в требуемых пределах.

Технические тепломелиоративные приемы более эффективны. Например, тепловая зарядка почвы с помощью периодически действующего источника: стационарного теплогенератора или передвижного отопительного агрегата, работающих в повторно-кратковременном режиме. Эксперименты показали, что процесс тепловой зарядки идет весьма интенсивно и, по данным Д.И. Куртенера и И. Б. Ускова, на десятый день термический эффект в слое 0. 30 см составлял около 16 °С.

Другая идея этого метода — использование специальных термосифонных устройств, разработанных в Агрофизическом институте. Известно, что в зимне-весенний период на глубине температура выше, чем на поверхности и в воздухе (табл. 3.5).

Среднемесячная температура почвы на разных глубинах в зимне-весенний период (Ленинградская область), °С

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector