3Роль света и тепла в жизни растений. Регулирование светового и теплового режима растений.
Видимый свет необходим зеленым растениям для образования хлорофилла, влияет на газообмен, стимулирует синтез белков, вызывает деление клеток, ускоряет ростовые процессы. Именно свет регулирует сроки цветения и плодоношенияю.
В зависимости от световосприимчивости различают три группы растений:
- светолюбивые, оптимальное развитее растений из этой группы возможно только при хорошем освещении, в тени они чахнут и не формируют достаточную вегетативную массу. Большинство огородных культур принадлежат именно к светолюбивой группе.
- теневыносливые, растения из этой группы могут жить и в полутени, но лучше все-таки себя чувствуют на свету. Как, например, клен, может занимать нижний ярус в лесу, но для нормального развития, полноценного, свет все-таки необходим в достаточном количестве. У теневыносливых растений не столь интенсивно проходит фотосинтез. Многие знакомые нам огородные культуры относятся как раз к группе теневыносливых растений. Например, огурец, кабачок, салат. Эти, и подобные им культуры, требуют дозированного света, прямой солнечный свет может вызвать ожоги.
- тенелюбивые, этим растениям для нормального развития наличие хорошего освещения не обязательно, и даже вредно. На солнечном свету они чувствуют себя угнетенно. К этой группе относятся все водоросли, мхи, лишайники, папоротники.
Свет необходим растениям для важнейшего физиологического процесса — фотосинтеза, превращения кинетической энергии солнечных лучей в потенциальную энергию органического вещества зеленого растения.
Требования различных сельскохозяйственных культур к продолжительности светового дня и интенсивности освещения неодинаковы. Есть растения так называемого «длинного» дня (пшеница, овес, ячмень, горох, лен, клевер) и «короткого» (кукуруза, рис, сорго, просо, соя, хлопчатник и др.). На развитие некоторых культур (гречиха, табак) продолжительность светового дня резко не влияет. По реакции на интенсивность освещения различают растения светолюбивые (картофель) и теневыносливые (лен).
Роль света в жизни растений изучает физиология, выводы которой используются в земледелии и растениеводстве для разработки способов повышения коэффициента использования света растениями.
В полевых условиях световой режим можно регулировать, дифференцируя нормы высева, способы посева, формируя густоту стояния растений, изменяя направление рядков и уничтожая сорняки. Огромное значение для повышения эффективности использования лучистой энергии солнца имеет селекция, т. е. выведение высокоурожайных сортов культурных растений.
В искусственных условиях (фитотронах, оранжереях, теплицах, вегетационных домиках) световой режим регулируется дополнительным освещением.
Тепло является фактором и условием протекания биологических, химических и физических процессов в почве и растениях. Разные растения в определенные фазы предъявляют неодинаковые требования к теплу. Температура воздуха и почвы является решающим диагностическим показателем при определении оптимальных сроков сева (агротехнических — для яровых).
По срокам сева яровые культуры подразделяются на ранние (конопля, клевер, пшеница, ячмень, овес, горох, вика и др.), минимальная температура прорастания семян которых 2—5 °С, и поздние (картофель, кукуруза, просо, соя, фасоль), температура прорастания которых от 6 до 10—12 °С. Среднее положение по этому показателю занимают лен, гречиха, люпин, нут, бобы. Особо высоких температур (14—15 °С) для прорастания семян требуют фасоль, сорго, клещевина, хлопчатник, арахис, кунжут, рис.
Большое значение имеют тепловые условия для жизнедеятельности почвенных микроорганизмов, от которых зависят процессы образования доступных для растений питательных веществ, а так же связывание атмосферного азота клубеньковыми и свободно живущими бактериями.
Для жизнедеятельности как различных растений, так и микроорганизмов необходимы минимальные, оптимальные и максимальные температуры.
Требования растений к теплу изучают физиология и земледелие. В задачу земледелия входит также изучение теплового режима почвы и способы его регулирования. Тепловой режим почвы находится в тесной взаимосвязи с водным и воздушным режимами и оказывает большое влияние на питательный режим. Промораживание и оттаивание, увлажнение и высушивание почвы влияют на ее микро- и макроструктурный состав. Тепловой режим почвы зависит от географического положения, рельефа, величины солнечной радиации, тепловых свойств почвы (теплоемкости, теплопроводности, температуропроводности), соотношения в ней воды и воздуха, расхода тепла на испарение воды.
Регулированию теплового режима почвы и температуры приземного слоя атмосферы способствуют многие мероприятия. Среди них наибольшее значение имеют следующие: устранение временного избыточного увлажнения, внесение органических удобрений, содержание почвы под растительным покровом (живым и мертвым), ее рациональная обработка для придания благоприятного строения (оптимальной плотности), снегозадержание, создание полезащитных лесных полос, мульчирование, гребневые и грядковые посевы, дымовые завесы (от сжигания мусора или специальных дымовых шашек) и т. д.
Источник
19.Тепловые свойства почвы и приемы их регулирования.
В зависимости от среднегодовой температуры и длительности промерзания почвы выделяют 4 типа температурного режима почв: мерзлотный, длительно сезоннопромерзающий, сезоннопромерзающий и непромерзающий.
Мерзлотный тип температурного режима характерен для местностей, где среднегодовая температура профиля почвы имеет отрицательный показатель (ряд провинций полярной и Восточно-Сибирской мерзлотно-таежной областей). В таких почвах преобладает процесс охлаждения, сопровождающийся промерзанием почвенной влаги до верхней границы многолетнемерзлых пород.
Длительно сезоннопромерзающий тип температурного режима проявляется на территориях, где преобладает положительная среднегодовая температура почвенного профиля. Глубина проникновения отрицательных температур не менее 1 м, но смыкание сезоннопромерзающей толщи с многолетнемерзлыми породами не наблюдается. Длительность промерзания не менее 5 мес.
Сезоннопромерзающий тип температурного режима отличается положительной среднегодовой температурой почвенного профиля. Промерзание профиля длится менее 5 мес. Подстилающие породы немерзлые. Длительно сезоннопромерзающий и сезоннопромерзающий типы температурного режима свойственны большей части территории России.
Непромерзающий тип температурного режима имеют территории, где промерзание профиля почв и морозность не проявляются. К ним относятся теплая южноевропейская фация и зоны субтропического пояса.
Регулирование теплового режима
В сельскохозяйственной практике регулирование теплового режима имеет важное значение для обеспечения оптимальных условий роста растений.
Улучшение теплового режима почв основывается на осуществлении приемов, регулирующих приток тепла солнечной радиации и ослабляющих или повышающих его потери за счет теплоотдачи в атмосферу.
В северных районах с повышенным увлажнением почв и меньшим притоком солнечной радиации эти мероприятия преследуют повышение температуры почвы в летний период, в южных засушливых — понижение ее температуры.
К приемам, регулирующим приток солнечного тепла к поверхности почвы, относят затенение почвы растительностью, мульчой, некоторые способы обработки почвы (рыхление и прикатывание поверхности почвы), гребневые и грядовые посевы.
Растительный покров, затеняя поверхность почвы, ослабляет приток к ней солнечного тепла и способствует понижению температуры почвы. Поэтому в жарких районах некоторые культуры (табак, кофе) возделывают под пологом древесных пород. Для этих целей применяют также создание кулис из высокостебельных растений и устройство легких навесов. Лесные полосы в летнее время понижают температуру почвы не только в самой полосе, но и в межполосном пространстве, что способствует большей устойчивости посевов против суховеев.
Мульчирование поверхности почвы торфом, соломой, мульчбумагой и другими материалами широко применяют для регулирования температуры почвы, особенно в овощеводстве. Применение светлоокрашенной мульчи увеличивает альбедо и ослабляет нагревание, и, наоборот, темные материалы (черная мульчбумага, темная торфяная крошка) способствуют большему притоку тепла. Любое мульчирующее покрытие заметно снижает испарение, а следовательно, расход влаги и тепла. При мульчировании суточные колебания температуры почвы сглаживаются.
Обработка почвы и рыхление поверхностного слоя способствуют более быстрому обмену тепла в почве. Шероховатая поверхность обработанной почвы днем больше поглощает солнечной энергии, а ночью больше излучает тепла по сравнению с плотной поверхностью.
Рыхление почвы уменьшает ее теплопроводность и увеличивает лучеиспускательную способность. Поэтому такой прием снижает температуру почвы днем и способствует сохранению тепла в ночные часы.
В Нечерноземной зоне в овощеводстве для более быстрого прогревания верхнего слоя почвы применяют гребневые и грядовые посевы.
Полив — эффективный прием регулирования температуры почвы. При этом температура ее поверхностных слоев заметно снижается. Осушение болотных торфяных почв заметно ухудшает их прогревание в весенне-летний период, так как при улучшении аэрации теплопроводность снижается.
Эффективными приемами регулирования теплового режима почв в холодное время являются снежные мелиорации. Снегозадержание одновременно и важный прием накопления влаги в почве. Его широко применяют в засушливых и континентальных районах, где снежный покров обычно невелик, а сильные морозы могут значительно повредить посевы полевых и посадки плодово-ягодных культур.
При небольшом снежном покрове температура почвы на глубине залегания узла кущения озимых (около 3 см) может достигать критических величин и вызвать повреждение или гибель растений. Накопление снега резко снижает отрицательные температуры в почве и глубину их проникновения.
Приемы регулирования теплового режима должны осуществляться с учетом почвенно-климатических и погодных условий и особенностей возделываемых растений. В овощеводстве для улучшения температурного режима почв применяют биотопливо (навоз, компосты и др.), электрический, паровой и водяной обогревы. При паровом и водяном обогревах в теплицах под слоем культурной почвы на глубине 40-70 см прокладывают трубы, по которым подают горячую воду или пар.
Важным показателем теплового режима почвы служит средняя температура почвы в теплый период года на глубине 20 см под естественным покровом. В холодный период года важным показателем является температура почвы на глубине залегания узла кущения озимой пшеницы. Количественной характеристикой теплового режима является тепловой баланс почвы. Уравнение теплового баланса почвы представляет алгебраическое равенство различных потоков: Тб + Тк + Тт + ТП = 0, где Тб — радиационный баланс; Тк — турбулентный поток тепла, связанный с теплообменом между поверхностью почвы и воздухом; Тт — тепло, затрачиваемое на транспирацию влаги и ее физическое испарение; Тп — теплообмен между слоями почвы, или тепловой поток с одних глубин почвы к другим. Кроме постоянных статей теплового баланса на температуру почвы влияет температура выпадающих осадков. Большой удельный вес в тепловом балансе принадлежит теплу, расходуемому на суммарное испарение (до 80 %) Значения составляющих теплового баланса зависят от географического положения места, времени года и суток, метеорологических условий, типа почвы, рельефа, растительности и т. д.
Источник