Теплообеспеченность земель

При разработке почвозащитного земледелия важное значение имеет учёт биоклиматического потенциала данной территории и оценка степени его использования.

Биоклиматический потенциал характеризуется комплексом климатических факторов, определяющим возможности сельскохозяйственного производства в наборе возделываемых культур, их биологической продуктивности, а также мер по охране окружающей среды. Для оценки биологической продуктивности земель приняты величины биоклиматических потенциалов, учитывающих влияние на продуктивность растений таких факторов, как тепло и влага. Наиболее важным источником тепла в почве является лучистая энергия Солнца (прямая, рассеянная радиация), а также тепло, образующееся в результате разложения органического вещества, тепло от радиационных процессов, происходящих в почве.

В средних широтах приток солнечной радиации в околополуденные часы составляет 0,33 – 6,3 Дж/см2 в мин.

Основные тепловые свойства почвы – теплопоглотительная способность, теплоёмкость, теплопроводность и теплоиспускательная способность.

Теплопоглотительная способность – поглощение почвой лучистой энергии Солнца характеризуется величиной альбедо (А), которое показывает, какую часть поступающей лучистой энергии отражает почва. Альбедо – это отношение отражённой радиации к суммарной, поступающей на поверхность почвы, выраженное в процентах. Альбедо зависит от цвета почвы, её структурного состояния, влажности, выравненности поверхности, а также от особенностей растений, цвета листьев и стеблей. Существенное влияние оказывает количество и качество гумуса, определяющее цвет почвы и её гранулометрический состав.

Теплоёмкость почвы. Различают весовую и объёмную теплоёмкость. Весовая теплоёмкость – количество тепла, затрачиваемое на нагревание 1г почвы на 1◦С (Дж/г на 1◦С). Объёмная теплоёмкость – количество тепла, затрачиваемое для нагревания 1см3 почвы на 1◦С (Дж/см3 на 1◦С). Глинистые тяжёлые почвы отличаются большей влагоёмкостью и весной медленнее прогреваются, вследствие этого их называют холодными. Лёгкие (песчаные и супесчаные) почвы весной прогреваются быстрее и поэтому получили название тёплых почв. Теплоёмкость рыхлых почв значительно выше в сравнении с теплоёмкостью плотных.

Теплопроводность – способность почвы проводить тепло и измеряется количеством тепла в калориях, которое проходит за 1секунду через 1 см3 почвы. На величину теплопроводности влияют химический и гранулометрический состав, влажность, содержание воздуха, плотность и температура почвы.

В сухом состоянии почвы, богатые гумусом и обладающие высокой порозностью, очень плохо проводят тепло. Чем крупнее гранулометрические элементы (песок,гравий), тем выше теплопроводность. При повышении плотности почвы с 1,1 до 1,5г/см3 теплопроводность возрастает в 2 раза. При увеличении пористости с 30 до70% теплопроводность уменьшается в 5 – 6 раз. При увеличении влажности с 0 до 25-30% теплопроводность увеличивается в 5 раз.

Теплоиспускательная способность почвы – это способность почвы, выделять тепло. Она зависит от состояния поверхности почвы и степени увлажнения. Влажные почвы из-за большой теплоиспускательной способности воды выделяют больше тепла, чем сухие. Шероховатые почвы отдают больше тепла, чем гладкие.

Тепловой режим почвы зависит от рельефа местности, экспозиции склонов и их крутизны. Почвы на южных, юго-западных и юго-восточных склонах прогреваются лучше.

Тепловой режим почвы оказывает большое влияние на все процессы, проходящие в почве, которые тесно связаны с растениями, определяя условия их роста, развития и продуктивность

При оценке температурного режима большинства территорий применяются характеристики, дающие представление об общем количестве тепла за год или за отдельные периоды, а также о годовом и суточном ходе температур.

Сумма температур имеет экологическое значение, выражающее связь растений со средой обитания.

С установлением суммы активных температур для той или иной местности за период вегетации начинается агроэкологическая оценка земель. Но для решения ряда вопросов необходимо знать, как быстро происходит накопление тепла весной и летом, чему равны суммы температур за отдельные периоды вегетации.

По условиям теплообеспеченности, отображенном суммами активных температур (выше 10◦С), выделяется умеренный пояс в Республике Казахстан с суммой температур от 1600 до 4000◦С (табл.16).

Таблица 16. Термические параметры подтипов почв

Особое значение имеет оценка вероятности повреждения сельскохозяйственных культур заморозками. Сведения о заморозках необходимы для расчёта сроков сева, решения вопросов о рациональном размещении на территории наиболее теплолюбивых культур, определения вероятности гибели всходов полевых культур, цветков и завязей плодовых культур.

В зависимости от происхожления выделяется три типа заморозков: адвективные, радиационные и адвективно-радиационные.

Радиационные – обусловлены интенсивным охлаждением деятельной поверхности в результате излучения в ясные тихие ночи при невысоком уровне среднесуточных температур воздуха. При этом на поверхности почвы холоднее, чем на высоте 2 м на 2,5-3°С, а в континентальном климате Северного Казахстана на 4-4,5°С.

Адвективные заморозки – возникают вследствие вторжения холодного воздуха арктического происхождения. При этом происходит понижение температуры воздуха во всем приземном слое. Амплитуда суточного хода температуры невелика, различие между температурой на высоте 2 м и у поверхности почвы незначительно. Они могут длиться несколько суток, охватывая большие территории.

Адвективно-радиационные образуются вследствие вторжения холодного воздуха и дальнейшего ночного охлаждения деятельной поверхности при ясном небе. Адвекция и радиационное охлаждение появляется здесь в комплексе.

Влияние местоположения на интенсивность и сроки наступления заморозков. На продолжительность и интенсивность радиационных и адвективно-радиационных заморозков сильное влияние оказывает местоположение.

В Северном Казахстане заморозки весной продолжаются во второй, третьей декаде мая и нередко и в первой декаде июня. Раннеосенние заморозки иногда наступают в конце второй и в третьей декадах августа.

Рельеф местности обусловливает характер стока и притока холодного воздуха. Холодный воздух со склонов стекает вниз и у подножия склона воздух холоднее. Особенно холодно в замкнутых котловинах. Здесь разность температур на высоте 2 м и у поверхности почвы может достигать 10° С.

На склонах, покрытых лесом, холодный воздух задерживается перед лесом и заморозкоопасность открытых участков склонов возрастает. Во время радиационных заморозков в лесу температура на 2-3°С выше, чем в открытом поле.

На берегах морей, больших озер продолжительность беззаморозкового периода увеличивается на 25-30 дней.

Сухие и разрыхленные почвы и особенно осушенные торфяники способствуют возникновению радиационных заморозков на поверхности почвы.

На восточных и юго-восточных склонах растения повреждаются сильнее, потому что на этих склонах растения сразу попадают под действие солнечных лучей, а вследствие быстрого нагрева обмороженных частей повреждения усиливаются.