Тепло, как фактор жизни растений

 Возможности регулирования теплового режима в растениеводстве

Функции тепла в жизни растений. Тепло необходимо растениям для прорастания семян, синтеза соединений, передвижения пластических веществ по растению и формирования урожая.

Полевые культуры предъявляют неодинаковые требования к теплу. Так, яровой пшенице, ячменю и овсу за период вегетации необходима сумма среднесуточных положительных температур воздуха от 1500 до 2000 С°; кукурузе, рису – от 3000 до 4500 С°; хлопчатнику – 5000 С° и больше. Для роста и развития растений губительны как низкие, так и высокие температуры. У каждого растения есть свой минимум, максимум и оптимум температур для нормального развития в разные периоды жизни. Это относится и к температуре воздуха, и к температуре почвы.

Воздействие температуры почвы на растения начинается с самых первых стадий его роста и развития. Причем отдельные растения предъявляют различные требования к температурному режиму почвы. Например, многие капустные культурные растения (рапс, рыжик, горчица), а также горох, лён, яровые зерновые хлеба 1-й группы способны прорастать при температуре почвы 1 – 2 С°, а кукуруза, просо, гречиха, картофель и др. при температуре не ниже 6 – 8 С°. Многие культуры в стадии всходов переносят хотя бы очень малые заморозки, а во взрослом состоянии - нет (просо, кукуруза). Другие, напротив, при всходах выносят очень незначительные заморозки, а во взрослом состоянии довольно значительные.

    Теловые свойства почвы. Тепловой режим почвы и его регулирование.

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. Все процессы поступления, аккумуляции и передачи тепловой энергии в почве называют тепловым режимом почвы и осуществляют благодаря её тепловым свойствам - теплопоглотительной способности, теплопроводности и теплоёмкости.

Теплопоглотительная способность – это способность почвы поглощать лучистую энергию солнца. Она характеризуется величиной альбедо (А).

Альбедо – это количество солнечной радиации, отражённое от поверхности почвы, выраженное в процентах от общего количества солнечной энергии, достигшей поверхности почвы. Альбедо – важная характеристика температурного режима почвы, зависит от цвета почвы, ее структуры и выравненности, а также влажности. Снежный покров имеет альбедо 70…80 %, сухой чернозём - 14, влажный – 8 – 9, белый песок - 40, зелёная травяная растительность – 14-26%. На лучепоглотительную и лучеотражательную способность почвы большое влияние оказывает степень ее гумусированности. Тёмные, богатые гумусом почвы поглощают больше солнечной радиации, чем низкогумусные светлоокрашенные, а также влажные по сравнению с сухими.

Теплоёмкость - это максимальное количество тепла, которое почва способна накопить. Она характеризуется количеством тепла в калориях, необходимого для нагревания единицы массы или объёма почвы.

Если сравнивать минеральное, органическое вещества почвы и влагу, то влага обладает значительно большей теплоёмкостью. Поэтому почвы, которые содержат много влаги, могут накопить много тепла. Отсюда же следует тот факт, что для повышения температуры влажной почвы требуется больше тепла, чем для сухой.

Теплопроводность - это способность почвы проводить тепло от слоя к слою в направлении от более тёплых к более холодным. Она измеряется количеством тепла в калориях, которое проходит через 1 см³   за 1 секунду.

В почве тепло может передаваться через минеральные и органические частицы, а также через разделяющие их воду и воздух. Теплопроводность минеральной части почвы в среднем в 100 раз больше, чем воздуха и в 28 раз больше, чем воды и перегноя. Поэтому лучше проводят тепло почвы с большим количеством обломков горных пород и осколков минералов, почвы имеющие много песчаных частиц в своём составе и мало влаги. Очень плохой теплопроводностью характеризуется содержащийся в почве воздух, несколько лучшей – вода и перегной. Поэтому почвы с малым количеством перегноя, минеральные и плотные (лёгкие почвы) – хорошие проводники тепла. Они быстро прогреваются весной и быстро остывают осенью. Если же в почве много перегноя и воздушных пор (например, сухая торфяная почва или структурный чернозём), то они будут слабо проводить тепло.

Основной источник тепла, поступающего в почву, - солнечная радиация. Поступление солнечной энергии на поверхность земли характеризуется сезонным и суточным ритмом. Общее количество солнечной энергии, поступающее на поверхность земли, в решающей степени зависит от широты местности (теплового пояса). В этой связи каждый почвенный тип, соответствующий определенному тепловому поясу, характеризуется своим температурным режимом.

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.

В лучеиспускании преобладает длинноволновая часть спектра. Высокая влажность воздуха, повышенное содержание в нем углекислого газа, снежный и растительный покровы уменьшают лучеиспускание земной поверхности.

Передача тепла приземному слою воздуха зависит от разницы температур воздуха и почвы, а также степени соприкосновения почвы и приземного слоя воздуха.

Велик расход тепла на испарение воды из почвы.

Регулирование температурного режима почвы – задача в большей степени перспективная, чем реальная в условиях современного земледелия. Однако и сегодня с помощью агротехнического комплекса можно воздействовать на температурный режим почвы.

В северных районах лучшее использование ресурсов тепла достигается прежде всего устранением избыточной влажности почвы, гребневой культурой, размещением более теплолюбивых культур на склонах южной экспозиции, мульчированием и соответствующей обработкой почвы.