Температура ґрунту та її значення для росту та розвитку рослин (2023)

Температура ґрунту — важливий агротехнічний параметр, який визначає можливість розвитку рослин у певних умовах та оптимальні строки посіву та садіння. Оскільки зміни температури ґрунту протягом дня, місяця чи сезону значно впливають на ріст культур, фермери повинні стежити за ними, особливо в жарку погоду. Тому розуміння важливості та особливостей цього чинника дозволяє значно підвищити якість сільськогосподарських робіт.

Чому температура ґрунту так важлива

Під температурою ґрунту розуміють ступінь його нагрітості. Цей показник впливає на хімічний і біологічний склад ґрунту, а також на якість його аерації. Існує також термін «температура поверхні землі». Це стосується вимірювання тепла/холоду у верхньому шарі ґрунту (до 10 см). Сезонні та добові коливання тепла можуть залежати від кількості отриманої променистої енергії.

Температура ґрунту є критичною для багатьох ферм, таких як B. Соляризація ґрунту, удобрення та боротьба з бур'янами, надзвичайно важливі.Крім того, цей показник безпосередньо впливає на такі процеси життєдіяльності рослин, як ріст коренів і поглинання поживних речовин і води. Також було показано, що поглинання азоту змінюється залежно від температури ґрунту^{Чаттерджі, А., де Хесус, А.Ф., Гоял, Д., Сіґдел, С., Ціхачек, Л.Дж., Фармаха, Б.С., Джагадамма, С., Шарма, Л., Лонг, Д.С. (2020). Температурна чутливість динаміки азоту в сільськогосподарських ґрунтах США. Відкритий журнал ґрунтознавства, 10 (7), 298-305. https://doi.org/10.4236/ojss.2020.107016.}. Тому для розвитку культур цей фактор навіть важливіший, ніж рівень нагрівання повітря.

Які фактори впливають на температуру ґрунту?

Температура ґрунту не є універсальною величиною і залежить від різних умов, включаючи крутість схилів, рослинний покрив, колір і тип ґрунту,вологість грунту, щільність та інтенсивність сонячного світла. Розуміння фізичних і хімічних процесів дозволяє вам працювати ефективнішепрогнозувати врожайність. Давайте розглянемо їх ближче:

Інтенсивність сонячної радіації. Сонячне світло є основним джерелом глобального потепління. З цієї причини його температура залежить від глибини: верхні шари зазвичай тепліші за нижні.

• Сезон і атмосферні умови.Розподіл променистої енергії залежить від пори року, відсутності або наявності сонячного світла, хмарності, температури повітря. Чим тепліший день, тим краще прогрівається земля.
• Колір землі.Відповідно до законів фізики, темні об'єкти поглинають більше сонячного світла, і Земля не є винятком. Чим він темніший, тим швидше нагрівається.
• грунтовий покрив.Оголений ґрунт швидко нагрівається, але кожен додатковий шар, який перешкоджає випаровуванню, знижує температуру. Такі шари утворюють покривні культури, мульчу, пожнивні рештки, листя рослин тощо^{Маркус Лонгстрот. Гола земля тепліша (2008) Розширення Мічиганського державного університету.}.
• органічна матерія.Грунти з високим вмістом органічної речовини мають темніший колір і краще утримують вологу. Тому органічні речовини також підвищують температуру ґрунту.
• Крутизна схилу.Сонячні промені краще проникають у землю під прямим кутом, а на схилах розсіюються ширше. Вирішити цю проблему допомагає терасне землеробство, яке є оптимальним способом землеробства для горбистих полів.
• компост і добрива.Розкладання органічних залишків — це хімічний процес, який супроводжується виділенням певного тепла. Тому внесення компосту та добрив підвищує температуру ґрунтового профілю.
• вологість грунту.У вологому ґрунті теплопровідність вище в глибині профілю^{Даніель Е. Хаскелл, Девід Дж. Фласполер, Крістофер Р. Вебстер і Майкл В. Мейєр. Зміна температури ґрунту, вологості та росту рослин шляхом додавання збитого деревного матеріалу на місцях відновлення берегів озера. 2012. Екологія відновлення, том 20, № 1, стор 113–121.}. Це означає, що суша швидше нагрівається вдень і швидше охолоджується вночі. Залежно від щільності ґрунту вода може випаровуватися на поверхні або поширюватися вглиб профілю. Холодні опади знижують температуру ґрунту.
• Склад і характер ґрунту.Зазвичай глинисті ґрунти мають вищу теплоємність, ніж піщані ґрунти з однаковою вологістю та щільністю^{Абу Хамде, Нідал. (2003). На теплові властивості ґрунтів впливають щільність і вологість. Інженерія біосистем. 86. 97-102. 10.1016/S1537-5110(03)00112-0.}. Однак через меншу пористість пісок нагрівається швидше. Коли частинки ґрунту малі, теплопровідність збільшується.

Отже температура ґрунтового профілю залежить від великої кількості факторів та їх взаємодії. Наприклад, вода протилежно впливає на теплопровідність.

Вплив температури ґрунту на ріст рослин

Величезне значення для розвитку рослин має ступінь прогрівання землі. Тепло стимулює ріст рослин, покращує засвоєння ними води та поживних речовин, а також позитивно впливає на загальний розвиток рослин. При низькій температурі ґрунту в’язкість води знижується, тому рослини поглинають її повільніше, тому сповільнюється і процес фотосинтезу.

Недолік тепла негативно позначається на життєдіяльності ґрунтових мікроорганізмів, оскільки в результатіУповільнення метаболізму погіршує їх виділення поживних речовин, а також подальше їх розчинення. Отже, чим нижче температура землі, тим менше поживних речовин і води отримують рослини. Холодне повітря і непрогрітий ґрунт також перешкоджають розмноженню клітин, тим самим сповільнюючи загальний розвиток сільськогосподарських культур.

Хоча теплий ґрунт хороший для утворення коренів, занадто висока температура погіршить якість ґрунту. Наприклад, органічні речовини швидше розкладаються і волога випаровується. Тому підтримка оптимального рівня тепла в ґрунті дуже важлива для здорового росту рослин.

Вплив температури ґрунту на його властивості

Температура впливає на біологічні, хімічні та фізичні властивості землі. Щоб ефективно контролювати стан поля, необхідно розуміти, як саме це робиться.

біологічні властивості

Середня температура ґрунту, необхідна для нормальної біологічної діяльності, становить приблизно 10-24°C. Такі умови сприятливі для ґрунтових організмів, яківідповідає за розкладання органічної речовини, високу мінералізацію азоту, поглинання розчинних речовин і метаболізм рослин. У ґрунті з екстремально низькою температурою активність мікроорганізмів знижується, а макроорганізми навіть гинуть. В результаті сповільнюються процеси розкладання органіки, що призводить до її надмірного накопичення.

хімічні властивості

Висока температура ґрунту збільшує обсяг катіонного обміну, оскільки в таких умовах процеси розкладання органічних речовин відбуваються інтенсивніше.Чим тепліший ґрунт, тим більше в ньому міститься водорозчинного фосфору для рослин. Також нагрівання підвищує кислотність ґрунту за рахунок денатурації органічних кислот.

Фізичні властивості

Високі температури спричиняють висихання глини та руйнування піщаних поверхонь, що зменшує кількість часток ґрунту та призводить до накопичення мулу. Чим тепліше стає земля, тим більше виділяється вуглекислого газу. Це спричиняє тріщини в ґрунті та брак вологи в його профілі.

Оптимальна температура грунту для посадки рослин

Рослини не можуть нормально розвиватися в недостатньо прогрітому ґрунті, тому що біологічні та хімічні процеси протікають надто повільно і повністю припиняються при його замерзанні. Це пояснює важливість визначення температури ґрунту для посадки.

Розуміння оптимального рівня тепла для вирощування тієї чи іншої сільськогосподарської культури створить сприятливі умови для її розвитку. Ключовими факторами тут є аналіз історичних даних про температурні коливання в регіоні, моніторинг поточної ситуації на місцях, прогноз температури ґрунту та погодних умов.

Занадто холодний або занадто гарячий ґрунт негативно впливає на стан ґрунтових організмів і сільськогосподарських культур. Зокрема, за температури 32°С уповільнюється розвиток рослин, а за 60°С гинуть ґрунтові бактерії. При 38°C рослини страждають від дефіциту вологи, оскільки до 85% втрачається через випаровування та транспірацію. Полив при високій температурі повітря вкрай небажаний через високу швидкість випаровування. Крім того, заломлені в сонячних променях краплі води діють як збільшувальне скло і викликають опіки рослин.

Незважаючи на те, що температурний режим ґрунту впливає на прогноз урожаю, він має багато варіантівзалежить від вдалого вибору культур, строків сівби та погодних умов, які необхідні для високої продуктивності^{Ерік Андерсон, Брюс Маккеллар. Температура ґрунту та час посадки – Частина 1 з 3: Оптимальна температура ґрунту для посадки. 2019. Розширення Мічиганського державного університету.}.

Оптимальна температура ґрунту різна для кожної фази росту рослин. Наприклад, досходові гербіциди найбільш ефективні при температурі 10-13°С. Для проростання насіння земля повинна прогрітися до 20-30°С. Крім того, різні види рослин вимагають особливих температурних умов як під час посадки, так і протягом усього періоду розвитку. Ось мінімальні температурні показники для посадки найбільш поширених культур:

• яра пшениця — 3°С;
• соєві боби — 15 °С;
• ріпак ярий і буряк цукровий — 10°С;
• соняшник і просо — 16°С;
• сухі боби — 21°С.

Оптимальна температура ґрунту для вирощування овочів становить від 18 до 24 °C. У випадку з огірками, наприклад, вона становить близько 16°C; для цукрової кукурудзи — 18 °С; для кавунів, перцю і бамії - 21°С.

Висаджувати помідори краще, коли грунт прогріється до 20-22°С. Взагалі, визначаючи, при якій температурі садити помідори в грунт, слід мати на увазі, що мінімальні значення для висадки розсади не повинні бути нижче 16 ° C, а для насіння - 18 ° C.

Глибина закладення бульб картоплі залежить від типу грунту і коливається від 5-6 см (глина) до 10 см (торф, супісок). Необхідно точно виміряти рівень тепла в землі на обраній глибині. Рекомендована температура ґрунту для посадки картоплі 10-15°С. Може рости і в більш холодних умовах (до 3 ° С), але врожайність в цьому випадку знизиться.

Крім оптимального часу і температури ґрунту, необхідних для проростання насіння, важливо такожне вкладай це дуже глибоко, так як в цьому випадку сходи з'являються раніше. Крім того, вони швидше дозрівають і успішно конкурують з бур'янами.

Як виміряти температуру грунту

Після виявлення зв'язку між температурою ґрунту під час посадки та врожайністю були розроблені певні правила посіву. Наприклад, потрібно дочекатися, поки грунт досить прогріється.

Спочатку аналіз проводився досить примітивним способом - вручну. Пізніше з'явилися спеціальні польові датчики і термометри для вимірювання температури ґрунту.

Найновішим і найзручнішим методом є супутниковий моніторинг. Ця практика полягає в оцінці відбивних властивостей поверхні нашої планети за допомогою активного та пасивного дистанційного зондування.

На розвиток супутникового моніторингу посівів вплинула поява онлайн-платформ. Вони дозволяють віддалено керувати полями та ділитися важливою інформацією з іншими учасниками агробізнесу, такими як страхові агенти та торгові компанії.

Можливості EOSDA Crop Monitoring для вимірювання температури ґрунту

Оскільки більшість рослин не можуть ефективно рости в прохолодному ґрунті, моніторинг температури надзвичайно важливий для роботи ферми. Зокрема, інформацію про температуру ґрунту можна отримати з індексів рослинності, доступних на онлайн-аналітичних платформахEOSDA Crop Monitoring.

Ґрунт з рослинністю прохолодніший, тому наявність або відсутність рослинності можна використовувати для оцінки температури в ґрунтовому профілі. У цьому контексті корисними є чотири індекси рослинності EOSDA Crop Monitoring —NDVI, MSAVI, NDRE іКазати. Кожен з них оптимальний для застосування на певних етапах розвитку рослини. Отримані дані можуть істотно допомогти в прийнятті рішень.

Іншим важливим показником для вимірювання температури ґрунту є NDMI, який базується на співвідношенні вологи в ґрунті та кількості води в рослині (в листі, бруньках, стеблах). Він також доступний на платформі EOSDA Crop Monitoring і вказує, чи достатньо вологи в ґрунті для нормального розвитку рослин. Процес поглинання води в рослинах правильно протікає лише за певної температури (при низьких значеннях сповільнюється). У зв'язку з цим кількість вологи в сільськогосподарських культурах дозволяє оцінити температурний режим ґрунту.

Якщо рослини страждають від нестачі води, незважаючи на достатній полив, це може означати, що ґрунт все ще критично холодний. Однак найкраща температура ґрунту для розвитку рослин залежить не лише від типу культури, але й від відповідної фази росту, яку також можна проаналізувати за допомогою відповідних індексів вегетації.

Погодні умови (температура повітря, наявність хмар або опади) також мають великий вплив на температуру землі. EOSDA Crop Monitoring надає 14-денний прогноз погоди та історичні дані, що дозволяє фермерам планувати польові операції та створювати максимально комфортні умови для росту врожаю. Так, за допомогою супутникового аналізу від EOSDA Crop Monitoring можна створити комфортний температурний режим для рослин і значно збільшити врожайність.