24.4. Теплота

За відношенням до теплоти різні рослини мають свої особ­ливості, які треба враховувати при доборі культур для вирощу­вання в окремих зонах землеробства, визначенні строків сівби. Відразу після сівби необхідна певна температура ґрунту для про­ростання і подальшого розвитку насіння (табл. 63).

Таблиця 63

Мінімальні температури для проростання насіння і появи сходів різних культур

Культура	Температура, °С
	проростання насіння	появи сходів
Пшениця, жито, ячмінь, овес, ко­нюшина, люцерна, вика яра, го­рох, сочевиця, гірчиця, коноплі	0-1	2-3
Буряки, люпин, льон, гречка, кор­мові боби	3-4	6-7
Картопля, соняшник	5-6	8-9
Кукурудза, просо, соя, могар, су­данська трава	8-10	10-11
Сорго, квасоля	10-12	12-13
Рис, арахіс, бавовник	12-14	14-15

Температура ґрунту позитивно впливає на ріст коренів рослин. Більш розвинута коренева система рослин краще використовує вологу та поживні речовини з ґрунту. При значному підвищенні температури інтенсивність дихання рослин зростає, внаслідок чого порушується процес асиміляції і відбувається непродуктив­на витрата органічної речовини, в зв'язку з чим наростання маси рослин зменшується.

Встановлено, що не лише низькі температури ґрунту, а й ви­сокі (вище певної межі) є несприятливими для розвитку рослин. Найсприятливішим виявилось підвищення температури ґрунту при вирощуванні пшениці до 30^oС, 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 навколиш­нього середовища. Як високі, так і низькі температури мікроорга­нізми витримують неоднаково. Згубними для них є високі темпе­ратури, а низькі — тільки призупиняють їх життєдіяльність. Для життєдіяльності ґрунтових мікроорганізмів сприятливими є неве­ликі коливання температури ґрунту. Це характерно для високоо-культурених ґрунтів з великим вмістом органічних речовин.

До теплових властивостей ґрунту належить: поглинання теп­лової енергії, відбиваюча здатність, теплоємкість, теплопровідність, температуропровідність, тепловипромінювання. Теплові власти­вості ґрунту залежать насамперед від співвідношення у ньому води, повітря та твердої частини, а також хімічного та гранулометрич­ного складу, кольору, ступеня затінення тощо. На практиці часто доводиться рахуватися з впливом вологості ґрунту на його теп­лові характеристики. Водночас температура змінює термічні по­казники 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 за­стосовують 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 виділен­ня 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 ба­гатьма фізичними явищами. Тому до основних критеріїв теплово­го балансу відносять: радіаційний баланс — суму прямої і розсія­ної сонячної радіації, крім відбиваючої радіації та ефективного випромінювання, проникнення теплоти у більш глибокі шари ґрунту та проникнення теплового потоку з глибини до поверхні (тепло­обмін у ґрунті). Спрямованість цих потоків у ґрунті неоднакова протягом доби і змінюється по сезонах, теплообмін ґрунтової по­верхні з повітрям відбувається переважно внаслідок термічної конвекції. Коефіцієнт обміну залежить, зокрема, від стану поверхні ґрунту, напряму вітру, градієнта температури повітря і землі; теп­лоти випаровування — витрат теплоти на випаровування або ви­ділення його під час конденсації водяної пари та утворення інею; теплообміну з ґрунтовою поверхнею повітря при горизонтально­му переміщенні над ґрунтом. Різниця температур повітря та по­верхні ґрунту сприяє його прогріванню або охолодженню.

Найбільші зміни температури повітря протягом доби та за рік відбуваються у верхньому шарі ґрунту. Добові коливання темпе­ратури 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 коли­вання 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 роз­мерзання ґрунту. Глибина промерзання ґрунту залежить від ба­гатьох 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 промер­зання ґрунту негативно впливає на розвиток культурних рослин.

Умови, які сприяють накопиченню і збереженню води в ґрунті, одночасно є умовами задовільного повітряного і тепло­вого режимів. Структурні ґрунти, достатньо пухкі, характеризу­ються доброю аерацією, менше нагріваються при високих тем­пературах, а при низьких — повільніше охолоджуються, мають добру вологоємкість, водопроникність і повітроємкість. Висока вологість ґрунту та добра аерація створюють помірний його теп­ловий режим.

Із підвищенням температури зменшується поверхневий на­тяг 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 ґрун­товій воді, змінюючи таким чином повітряний режим. При про­мерзанні 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 ґрун­тах 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 тем­ператури ґрунту в бажаному напрямі досягається регулюванням водного і повітряного режимів, а також збагаченням його орга­нічними речовинами та підтримуванням у певному фізичному стані. Доступним для виробництва заходом з регулювання теп­лового режиму ґрунту є снігозатримування. Озимі культури доб­ре зимують при неглибокому промерзанні ґрунту і температурі не нижче - 10...12°С і не вище — 5°С Оптимальна глибина снігово­го 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 тем­пературний режим ґрунту та забезпечувати накопичення в ньо­му води.

Полезахисне лісонасадження поліпшує тепловий режим ґрун­ту, 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 дос­татнього та надлишкового зволоження здійснюють гребеневі та грядкові посіви. Для кращого прогрівання гребенів їх формують у напрямі із сходу на захід. Крім того, для поліпшення темпера­турного режиму холодні вологі ґрунти треба осушувати.