8.4. Тепловий і температурний режими ґрунту. Температурні оптимуми

Тепловий режим – це процеси надходження, перерозподілу і витрат тепла у ґрунті та на його границях (межах).

Температурний режим – динаміка температури на поверхні і у різних шарах ґрунту.

Температурний режим – це динаміка температури не лише в самому ґрунті, але і на його верхній межі, яка характеризується надходженням тепла на поверхню. Температура на верхній межі характеризується високою динамічністю і значною залежністю від стану поверхні.

Висока динамічність. У добовому режимі, особливо у теплий період року, чітко виділяються добові цикли. І динаміка на поверхні і в глибинних шарах має специфічні особливості – відставання теплої хвилі на глибині і зміни її амплітуди (рис. 8.5).

Добові зміни температури мають майже синусоїдальний характер як на поверхні, так і в глибоких шарах. Зміщуються (відстають у часі) і зменшуються амплітуди добових коливань. Це відбувається по цілком зрозумілим причинам, пов’язаних з температуропровідністю ґрунтових шарів і витратами тепла на нагрівання.

Рис. 8.5. Добовий хід температури у різних шарах ґрунту

Залежність від стану поверхні. Стан поверхні – це не лише її колір, покриття теплопровідними матеріалами, але і її геометрія. Відомо, що гребеневидна поверхня ґрунту прогрівається швидше, що цілком можна зрозуміти: випромінена і відбита від поверхні ґрунту радіаційна енергія у вигляді її довго- і короткохвильової частин не витрачується на нагрівання повітря, а знову надходить у ґрунт, відбивається на поряд розміщений ґрунтовий гребінь.

Якщо ж аналізувати процеси покриття ґрунту різними матеріалами (теплове мульчування), не важко помітити, що вони у найбільш загальному випадку сприяють теплоізоляції ґрунту. З ґрунту виділяється тепла менше, але і надходить менше. Тому мульчування поверхні має вплив на обігрівання ґрунту, але лише восени і зимою, зменшуючи тепловтрати. А ось зміна кольору поверхні (зміна альбедо), застосування прозорих плівок, які створюють парниковий ефект, – це заходи для швидкого весняного прогрівання ґрунту. Саме весною, коли достатньо вологи, лімітуючим розвиток рослин фактором є температурний. Проаналізуємо вплив температури на ріст і розвиток рослин.

Для рослин температура ґрунту досить важлива. Саме вона лімітує інтенсифікацію біохімічних процесів у насінні, що лежить у ґрунті, саме вона обмежує розвиток деяких теплолюбних рослин, для яких важлива сума позитивних температур за вегетаційний період.

На рис. 8.6 зображена залежність врожаю картоплі від температури ґрунту. Очевидно, що ця залежність має куполоподібний вигляд, з яким ми стикались при аналізі впливу щільності на врожай рослин. Цей загальний вигляд залежності врожаю (біопродуктивності) від діючого фактору, у даному випадку від температури. І цей загальний вигляд залежності характеризується оптимумом – діапазон значень фактора, у якому формується найвища продуктивність. Для картоплі – це температури ґрунту від 16 до 21-24 ⁰С. Це температурний оптимум, який характерний для кожного виду рослин.

Рис. 8.6. Залежність маси бульбів картоплі від температури ґрунту

(за І. Б. Ревутом, 1972)

Крім температурного оптимуму, мають також значення температура проростання насіння і сума середніх температур за вегетаційний сезон. Часто ці три температурних ґрунтових фактори – температура проростання, температурний оптимум і сума позитивних температур за сезон – називають кардинальними температурними значеннями (Ревут, 1972). Для різних культур вони представлені у табл. 8.2.

Таблиця 8.2