Тепловой режим почвы и его регулирование

Контрольные вопросы  и задания.

7. Тепловой  режим почвы и его регулирование. 

Тепловой режим почв — совокупность и последовательность всех явлений поступления, перемещения, аккумуляции и расхода тепла в почве на протяжении определенного отрезка времени (так различают суточный и тепловой режимы). Основным показателем теплового режима является температура почвы (на разных глубинах почвенного профиля). Она зависит от климата, рельефа, растительного и снежного покрова, тепловых свойств почвы.

Тепловой режим  обусловлен преимущественно радиационным балансом, который зависит от соотношения энергии солнечной радиации, поглощенной почвой, и теплового излучения. Некоторое значение в теплообмене имеют экзо- и эндотермические реакции, протекающие в почве при процессах химического, физико-химического и биохимического характера, а также внутренняя тепловая энергия Земли. Однако два последних фактора оказывают незначительное влияние на термический режим почвы. Количество тепла, приходящее изнутри земного шара к поверхности почвы, составляет всего 55 кал (230 Дж)/см² в год.

Радиационный  баланс изменяется в зависимости  от широты местности и времени  года. В тундре он равен 10-20 ккал (42-84 кДж)/см², в южной тайге — 30-40 (126-167), в черноземной зоне - 30-50 (126-209), а  в тропиках превышает 75 ккал (314 кДж)/см² в год.

И величина радиационного  баланса, и дальнейшее преобразование фактически поступившего в почву  тепла теснейшим образом связаны  с тепловыми свойствами почвы: теплоемкостью  и теплопроводностью. Однако наиболее крупные изменения в тепловом режиме почв определяются различиями общеклиматических условий. чаще всего о тепловом режиме судят по ее температурному режиму. Температурный режим графически изображается в виде термоизоплет - кривых, соединяющих точки одинаковых температур.

Температурный режим почв следует за температурным  режимом приземного слоя, но отстает  от него. Средние годовые температуры  почвы возрастают с севера на юг и с востока на запад. В пределах России и сопредельных государств среднегодовая  температура почвы изменяется в пределах от -12 до +20°С. Выделяются 2 области - положительных и отрицательных среднегодовых температур почвы на глубине 20 см. Геоизотерма 0°С проходит по диагонали с северо-запада на юго-восток. Область отрицательных среднегодовых температур на глубине 20 см. в основном совпадает с областью распространения многолетнемерзлых пород.

Типы температурного режима почв — по классификации  В. Н. Димо выделяются следующие Т. т. р. п.:

1. Мерзлотный. Среднегодовая температура профиля п. имеет отрицательный знак. Преобладает процесс охлаждения, сопровождающийся промерзанием почвенной толщи до верхней границы многолетнемерзлых пород;
2. Длительно-сезонно-промерзающий. Преобладает положительная среднегодовая температура профиля п. Отрицательные температуры проникают глубже 1 м. Длительность процесса промерзания но менее 5 месяцев. Сезонно промерзающая толща не смыкается с многолетнемерзлыми породами. Не исключено отсутствие многолетнемерзлых пород;
3. Сезонно-промерзающий. Среднегодовая температура профиля п. положительная. Сезонное промерзание может быть кратковременным (несколько дней) и продолжительным (не более 5 месяцев). Подстилающие породы немерзлые;
4. Непромерзающий. Среднегодовая температура профиля п. и температура самого холодного месяца положительные. Промерзания не наблюдаются. Подстилающие породы немерзлые.

Регулирование теплового режима почвы.

В земледелии прибегают  к регулированию теплового режима. С этой целью применяют приемы, направленные на повышение или понижение  температуры почвы, приближая ее к оптимальной для культурных растений, осуществляют борьбу с заморозками на почве и в приземном воздухе. При регулировании теплового режима целесообразно руководствоваться тепловым балансом, важнейшей статьей прихода которого является количество деятельной тепловой энергии получаемой почвой от солнца, а статьями расхода перенос тепла из верхнего слоя почвы в нижележащие горизонты, а также расход тепла на испарение воды, нагревание воздуха, его турбулентное перемешивание.

Практика показывает, что в северных, а иногда и в центральных районах часто необходимы приемы, связанные с прогреванием почвы и сохранением тепла в ней, а в южных – с охлаждением почвы в жаркое время. Эффективное средство регулирования теплового режима почвы – ее механические обработки. При рыхлении в почве изменяется объемное соотношение между твердой фазой и скважностью. Это приводит к изменению соотношения между твердой, жидкой и газообразной фазами. Объем, занимаемый воздухом, увеличивается, что приводит к более быстрому прогреванию разрыхленного слоя, так как теплоемкость воздуха во много раз меньше теплоемкости твердой фазы почвы и особенно воды.

К приемам регулирования  теплового режима почвы относят  также поделку гребней и гряд. Гребнистая поверхность больше выравненной  и поэтому в теплое время года быстрее прогревается. Борозды дренируют почву в гребнях, снижая их влажность. Гребни позволяют также искусственно увеличить глубину пахотного слоя.

В условиях избыточного  увлажнения прогревание почвы с  успехом достигается специальными приемами дренирования. Можно сильно изменить температуру почвы посредством мульчирования (придания цвета) ее поверхности. В северных и центральных районах применяют темную мульчу (торф, перегной, темную бумагу), в южных районах – светлую мульчу (соломенную резку, белую бумагу). Темная мульча нагревается быстрее, аккумулируя солнечные лучи, светлая, наоборот, отражает солнечные лучи, замедляя ее прогрев.

На полях  с посевом озимых культур и  многолетних трав при проявлении снежного покрова можно осуществлять снегозадержание. Рыхлый снег эффективно защищает растения от вымерзания, а почву от глубокого промерзания. Поэтому снегозадержание эффективно также на полях, предназначенных для размещения яровых культур.

На тепловой режим постоянное влияние оказывает  внешняя среда: погодные условия и почва, ее механический состав, степень окультуренности и другие свойства, степень облесения территории, наличие полезащитных и других лесных полос, рельеф и экспозиция склона и другие факторы, а также все более развивающаяся производственная деятельность человека: близость городов и промышленных центров, приемы мелиорации, организация территории хозяйства, структура посевных площадей, сроки и качество механических обработок почвы, посевами ухода, борьба с сорными растениями.

 

22. Предупредительные и истребительные меры борьбы с сорняками.

Предупредительные меры борьбы с сорняками включают следующие мероприятия:

- очистку посевного  материала от семян сорных  растений;

- использование  перепревшего навоза и только  запаренных кормов, если в них содержатся в большом количестве семена сорняков;

- обкашивание  дорог, мелиоративных каналов,  залежей, меж — своевременно, до обсеменения растущих там  сорняков;

- ликвидация  мелкоконтурности полей; 

- обязательная  очистка поливных вод при наличии  в них семян сорняков;

- своевременная  и качественная уборка урожая  и более полное удаление семян  и зачатков сорняков с полей;

- скашивание  зерновых культур на низком  срезе; 

- герметизация  сепарирующих органов уборочных  машин для предупреждения рассевания  семян сорняков;

- внедрение  прогрессивных способов уборки  зерновых культур с вывозом  с поля всей биологической  массы урожая;

- строгое соблюдение  карантинных мероприятий для  предупреждения как завоза особо  опасных сорняков из-за рубежа (внешний карантин), так и распространения их внутри страны (внутренний карантин).

Среди истребительных мер борьбы важнейшее место отводится  приемам механической обработки  почвы, направленным на ликвидацию в  почве запаса семян сорняков и  вегетативных органов размножения. Борьба с сорняками наиболее эффективна в период, когда поле не занято культурой: после уборки урожая (во время зяблевой обработки почвы), до посева культур (при проведении предпосевной обработки почвы) и в паровом поле (обработкой в весенне-летние месяцы), в посевах пропашных культур при междурядных обработках. Большое значение в уничтожении малолетних сорняков имеет до- и послевсходовое боронование в период появления всходов сорняков.

Искоренение многолетних  сорняков возможно лишь при сочетании  механического и химического методов.

Химические  методы относятся также к истребительным и базируются на применении химических веществ – гербицидов. Гербициды  бывают сплошного и избирательного действия. Первые уничтожают любую (как  сорную так и культурную) растительность. Вторые (иначе называемые – селективные) поражают одни виды растений и не повреждают другие. Первые целесообразно использовать там, где уже (или еще) нет культурных растений.

37. Комплексные  удобрения, их значение.

Комплексные удобрения  подразделяют по составу на двойные (например, азотно-фосфорные, азотно-калийные или фосфорно-калийные) и тройные (азотно-фосфорно-калийные). По способу производства их делят на сложные, сложносмешанные (или комбинированные) и смешанные удобрения.

Сложные удобрения  содержат два или три питательных элемента в составе одного химического соединения. Например, аммофос — NH4H2PO4 калийная селитра — KN03 , магний — аммонийфосфат MgNH4PO4 . Соотношение между питательными элементами в этих удобрениях определяется их формулой.

К сложносмешанным или комбинированным удобрениям относятся комплексные удобрения, получаемые в едином технологическом процессе и содержащие в одной грануле два или три основных элемента питания растений, хотя и в виде различных химических соединений. Они производятся путем специальной как химической, так и физической обработки первичного сырья или различных одно -и двухкомпонентных удобрений. К ним относятся: нитрофос и нитрофоска, нитроаммофос и нитроаммофоска, полифосфаты аммония и калия, карбоаммофосы, фосфорно-калийные прессованные удобрения, жидкие комплексные удобрения. Соотношение между элементами питания в этих удобрениях определяется количеством исходных материалов при их получении Для сложных и комбинированных удобрений характерна высокая концентрация основных питательных элементов и отсутствие либо малое количество балластных веществ, что обеспечивает значительную экономию труда и средств на их транспортировку, хранение и применение.

Ассортимент комплексных  удобрений представлен в основном следующими формами: двойные азотно-фосфорные удобрения — аммофос, нитроаммофосы и нитрофосы и двойные фосфорно-калийные удобрения — фосфаты калия, тройные сложные удобрения — аммофоски, нитроаммофоски и нитрофоски, магний-аммонийфосфат.

В связи с  непрерывным увеличением производства и применения минеральных удобрений повышение концентрации питательных веществ в них имеет огромное народнохозяйственное значение, так как позволяет уменьшить общую физическую массу минеральных удобрений и объем их перевозок, а следовательно, значительно снизить расходы на их транспортировку, хранение и внесение в почву.

Смешанные удобрения  — это смеси простых удобрений, получаемые в заводских условиях либо на тукосмесительных установках на местах использования удобрений  путем «сухого» смешивания.

 

Сложные удобрения 

Аммофос — концентрированное  комплексное фосфорно-азотное удобрение  получают нейтрализацией ортофосфорной  кислоты аммиаком. Основу аммофоса составляют моноаммонийфосфат NH4H2PO4 и  частично диаммонийфосфат (NH4)2HPО4 . Удобрение  малогигроскопично, хорошо растворимо в воде.

В аммофосе, который  выпускается в виде двух марок  — «А» и «Б», содержится 9—11% N и 42—50% P2O5, т. е. отношение N : P2O5 в удобрении  чрезмерно широкое, равно 1 : 4 (азота  содержится в 4 раза меньше, чем фосфора). Это высококонцентрированное удобрение, содержащее азот и фосфор в хорошо усвояемой растениями, преимущественно водорастворимой форме. 1 ц аммофоса заменяет не менее 2,5 ц простого суперфосфата и 0,35 ц аммиачной селитры.

Аммофос можно  вносить в качестве основного удобрения в рядки при посеве под все культуры и в подкормку — под пропашные, технические культуры и овощи. Недостаток этого удобрения в том, что азота в нем содержится значительно меньше, чем фосфора, тогда как в практике чаще всего их вносят в одинаковых дозах. Поэтому для получения нормального соотношения N и P2O5 к аммофосу необходимо добавлять определенное количество одностороннего азотного удобрения — NH4N03 или CO(NH2)2 . При внесении этих удобрений до посева под хлопчатник и под озимые культуры их можно использовать и без дополнения азотными удобрениями, так как в этом случае недостаток азота компенсируется внесением азотных удобрений в подкормку

Аммофос можно  непосредственно применять и  в качестве принесенного (рядкового) удобрения под хлопчатник, картофель и зерновые культуры.

 

Результаты  многих полевых опытов с различными культурами и в разных зонах страны показали, что эффективность аммофоса (как одного, так и дополненного азотным удобрением) обычно выше, чем  смеси простых удобрений (суперфосфата и аммиачной селитры), при равных нормах азота и фосфора.

Магний-аммонийфосфат MgNH4PO4 -Н2О — тройное сложное удобрение, содержащее 10—11% азота, 39—40% доступного фосфора и 15—16% магния. Удобрение  слабо растворимо в воде, медленнодействующее. Однако N, Р и Mg удобрения доступны для растений. Удобрение можно вносить как основное под все культуры в больших дозах без вреда для растений. Удобрение эффективно при выращивании овощей в условиях защищенного грунта.

 

Сложносмешанные, или комбинированные  удобрения

Нитрофосы и нитрофоски —  соответственно двойные и тройные  удобрения — получают разложением  апатита или фосфорита азотной  кислотой. При этом получается кальциевая селитра и дикальцийфосфат (с  примесью монокальцийфосфата): Са3(PO4)2 + 2Н NO3 = Ca(N03 )2 + 2CaHPO4 .

Из-за сильной гигроскопичности Ca(N03 )2 такая смесь быстро отсыревает. Для улучшения физических свойств  удобрения избыток кальция выделяют из раствора, для чего нитрат кальция  переводят в другие соединения. Это  достигается различными способами. К смеси горячей пульпы добавляют аммиак и серную кислоту или сульфат аммония (серно-кислотная и сульфатная схемы). При этом вместо Ca(N03 )2 образуются менее гигроскопичный нитрат аммония и гипс. По другому способу для выделения избытка кальция из раствора в пульпу добавляют аммиак и более дешевую угольную кислоту. Получается карбонатная нитрофоска. Применяют также вымораживание нитрата кальция с последующей обработкой смеси аммиаком и серной кислотой — получается вымороженный нитрофос. При добавлении к нитрофосам КСl получают тройные удобрения, называемые нитрофосками. Перспективным способом является получение фосфорной нитрофоски. В этом случае к смеси Ca(N03 )2 , CaHPO4 и Са(H2PO4)2, получаемой после разложения апатита или фосфорита азотной кислотой, добавляют аммиак, фосфорную кислоту и хлористый калий. Фосфорная нитрофоска — безбалластное и высококонцентрированное удобрение, содержащее 50% питательных веществ. До 50% содержащегося в ней фосфора находится в водорастворимой форме. Ее можно применять для допосевного и припосевного внесения.